Dissertations / Theses: 'Changements climatiques – Simulation, Méthodes de'

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Chavaillaz, Yann. "La vitesse du changement climatique et ses implications sur la perception des générations futures." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV021.

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Abstract:

Dans la plupart des études, on s'intéresse au changement climatique futur en analysant l'évolution du climat entre une référence actuelle fixée et une période future. Le réchauffement est de plus en plus fort au fil du 21ème siècle. Dans un contexte où les conditions climatiques sont toujours en train d'évoluer, les écosystèmes doivent continuellement s'adapter à des modifications diverses du climat. Dans le cadre de cette thèse, je propose d'analyser les projections climatiques sous un angle alternatif. Afin d’être caractéristique des représentations des populations urbaines et rurales, je définis et analyse des indicateurs liés à la vitesse des changements de température, de précipitations et de végétation. Un ensemble de simulations CMIP5 de 18 modèles de climat est sélectionné. La vitesse est représentée par des différences entre deux périodes successives de 20 ans. Cette notion de vitesse pourrait offrir de nouveaux outils pour interagir avec les communautés scientifiques travaillant sur les impacts et l'adaptation.Sans politiques d’atténuation du changement (scénario RCP8.5), le réchauffement global sera au moins deux fois plus rapide à la fin du siècle qu’actuellement, et même trois fois dans certaines régions. Près de la moitié des surfaces continentales, principalement les zones tropicales, seront touchées par des décalages significatifs de la distribution de la température entre deux périodes de 20 ans d’ici à 2060, i.e. au moins 4 fois plus qu’actuellement. Dans ces régions, des années extrêmement chaudes ayant un temps de retour de 50 ans deviendront habituelles en l’espace de 20 ans seulement. La fraction de la population mondiale étant exposée à ces changements pourrait atteindre environ 60% (i.e. 6 milliards de personnes et 7 fois plus qu’actuellement). Il suffit de relativement légères mesures d’atténuation (RCP6.0) pour que la vitesse du réchauffement ne dépasse pas les valeurs actuelles et que 3 fois moins de personnes soient exposées à des décalages significatifs de température.Les vitesses d’humidification et d’assèchement en termes de précipitations augmenteront de 30 à 40%. Leur répartition géographique deviendra plus stable spatialement et les tendances tendront à persister sur les mêmes régions, et ce malgré l’accélération du réchauffement global. Cette stabilisation résulte de la contribution grandissante des processus thermodynamiques par rapport à ceux contrôlés par la circulation générale. La combinaison de l’accélération des tendances et de leur persistance peut avoir un impact sur l’adaptation des sociétés et des écosystèmes, particulièrement sur le bassin méditerranéen, en Amérique centrale, en Inde et dans les régions arctiques. Une telle évolution est déjà visible actuellement, mais pourrait disparaître avec de fortes mesures d’atténuation (RCP2.6).Les changements de la végétation peuvent être des repères visuels du changement climatique. Dans les moyennes et hautes latitudes Nord, le cycle saisonnier des arbres et des herbacées suit la vitesse du réchauffement. Sans politiques d’atténuation, le début de la saison foliaire avance et sa durée augmente plus rapidement au fil du siècle. La couverture de la végétation se densifie quelque soit le scénario proportionnellement à l’augmentation de la température. Le cycle saisonnier des cultures des moyennes latitudes dépend directement de la température et celui des cultures tropicales de l’évolution des caractéristiques de la saison des pluies. Sous les autres latitudes, aucune évolution robuste du cycle saisonnier n’est projetée. La vitesse des changements de répartition de la végétation a déjà doublé entre 1880 et 1950 correspondant à un changement marqué de l'utilisation des sols. Elle est stable tout au long du siècle si la végétation interagit dynamiquement avec le climat dans les modèles, traduisant un ralentissement du changement de l'utilisation des sols et l'accélération des changements de végétation sous l'effet du changement climatique In most climate studies, climate change is approached by focusing on the evolution between a fixed current baseline and a future period, emphasizing stronger warming as we move further over the 21st century. Under climate conditions that are continuously evolving, human and natural systems might have to constantly adapt to a changing climate. This thesis proposes an alternative approach to climate projections. Here, I consider and analyze indicators of the pace of changes relative to temperature, precipitation and vegetation in order to be relevant for both urban and rural populations. An ensemble of CMIP5 simulations from 18 climate models is selected. The pace is represented by differences between two subsequent 20-year periods. Considering the pace of change would be beneficial for climate impacts and adaptation analyses.The models predict that the warming rate strongly increases without any mitigation policies (RCP8.5 scenario). It is twice as high by the end of the century compared to the current period, and even three times higher in some regions. Significant shifts in temperature distributions between two subsequent 20-year periods are projected to involve almost half of all land surfaces and most tropical areas by 2060 onwards (i.e. at least four times as many regions than currently). In these regions, an extremely warm year with a return period of about 50 years would become quite common only 20 years later. The fraction of the world population exposed to such shifts might reach about 60% (6 billion people, i.e. seven times more than currently). Low mitigation measures (RCP6.0) allow the warming rate to be kept at current values, and reduce the fraction of the world population exposed to significant shifts of temperature distributions by one third.Under RCP8.5, rainfall moistening and drying rates both increase by 30-40% above current levels. As we move further over the century, their patterns become geographically stationary and the trends become persistent. The stabilization of the geographical rate patterns that occurs despite the acceleration of global warming can be physically explained: it results from the increasing contribution of thermodynamic processes compared to dynamic processes in the control of precipitation change. The combination of intensification and increasing persistence of precipitation rate patterns may affect the way human societies and ecosystems adapt to climate change, especially in the Mediterranean basin, Central America, South Asia and the Arctic. Such an evolution in precipitation has already become noticeable over the last few decades, but it could be reversed if strong mitigation policies were quickly implemented (RCP2.6).Changes in vegetation could be visual landmarks of climate change. In mid- and high-latitudes of the Northern Hemisphere, the phenology of grass and trees follows the warming rate. Without any mitigation policies, the start of spring occurs earlier, and its duration is extended faster as we move over the century. The vegetation cover becomes denser, regardless of the selected pathway, in proportion to the temperature rise. The seasonal cycle of mid-latitude crops also depends on the temperature, and the seasonal cycle of tropical crops directly follows the features of the wet season. In all other latitudes, no robust evolution of the seasonal cycle is projected. The pace of change of vegetation cover since 1880 already doubled before 1950, mainly due to a strong change in land use. This pace is then projected to be stable over the entire 21st century if the vegetation dynamically interacts with the climate system in the models. This corresponds to a reduction of land-use change and to the acceleration of changes of vegetation cover under climate change

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Bourgeois, Timothée. "Effets des perturbations anthropiques sur la biogéochimie dans l'océan côtier à l'échelle globale." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV015.

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Abstract:

L'océan côtier subit la convergence de nombreuses perturbations anthropiques, avec le changement climatique en première ligne. Le réchauffement, l'acidification de l'océan, l'eutrophisation et la désoxygénation se combinent en menaçant les écosystèmes côtiers et les activités humaines associées. Malheureusement, la très forte hétérogénéité spatiale et temporelle de l'océan côtier limite la compréhension des processus biogéochimiques impliqués et leurs réponses face aux perturbations anthropiques. Les bases de données actuelles d'observations côtières sont encore insuffisantes et les modèles biogéochimiques océaniques globaux ont longtemps été inadaptés à l'étude de l'océan côtier global. En effet, la résolution spatiale de ces modèles était trop grossière pour résoudre de manière pertinente les processus de petites échelles. L'augmentation de la puissance de calcul des supercalculateurs permet l'utilisation de grilles de modèle plus fines adaptées à l'étude de l'océan côtier. Dans cette thèse, nous proposons d'étudier l'évolution au cours des dernières décennies de la biogéochimie de l'océan côtier à l'échelle globale à l'aide du modèle couplé physique-biogéochimie NEMO-PISCES. Après une évaluation de la représentation globale de la biogéochimie côtière et du cycle du carbone côtier dans notre modèle océanique, nous estimons le rôle actuel de l'océan côtier dans l'absorption océanique de carbone anthropique et nous étudions l'impact de la perturbation anthropique des apports fluviaux sur la biogéochimie côtière. En utilisant 3 grilles de résolutions spatiales différentes (200 km, 50 km et 25 km), il a été estimé que l'utilisation de la grille de 50 km représente le meilleur compromis entre les trois résolutions testées et que le passage à 25 km ne montre pas d'améliorations significatives des champs biogéochimiques côtiers évalués. Après cette première évaluation, le puits de carbone anthropique de l'océan côtier a été estimé pour la première fois à partir d'un modèle 3D global. L'océan côtier absorberait ainsi seulement 4,5 % du carbone anthropique absorbé par l'océan global pour la période 1993-2012 alors qu'il représente 7,5 % de la surface océanique globale. L'absorption côtière est réduite par l'export limité du carbone anthropique vers l'océan ouvert ne permettant pas de réduire la concentration moyenne de carbone anthropique des eaux côtières au niveau de celle de la couche de mélange de l'océan ouvert. Enfin, les effets de la perturbation anthropique des apports fluviaux sur la biogéochimie côtière ont été jugés limités quant intégrés à l'échelle côtière globale. Cependant, ces perturbations sont très contrastées régionalement. La mer du Nord présente des variations biogéochimiques mineures du fait de la tendance locale modérée appliquée aux apports fluviaux en nutriments, comparée à la mer de Chine de l'Est où la forte augmentation des apports fluviaux provoque d'importants phénomènes de désoxygénation et d'acidification The coastal ocean suffers from the convergence of multiple anthropogenic stressors with climate change at the forefront. Combined stresses from global warming, ocean acidification, eutrophication and deoxygenation threaten coastal ecosystems and thus their services that humans rely on. Unfortunately, the coastal ocean's large spatiotemporal heterogeneity limits our understanding of the biogeochemical processes involved and their responses to anthropogenic perturbations. The current database of coastal observations remains insufficient, and global biogeochemical ocean models have long been inadequate to the study of the global coastal ocean. Indeed, the spatial resolution of these models has been too coarse to resolve key small-scale coastal processes. However, continual improvements in computational resources now allow global simulations to be made with sufficiently high model resolution that begins to be suitable for coastal ocean studies. In this thesis, we propose to study the evolution of the coastal ocean biogeochemistry at the global scale over recent decades using higher resolution versions of the global physical-biogeochemical model NEMO-PISCES. After evaluating of the global representation of the coastal biogeochemistry in this ocean model, we estimate the current role of the coastal ocean in the ocean uptake of anthropogenic carbon and we study the impact of the anthropogenically driven changes in riverine inputs on the coastal biogeochemistry. From simulations made at 3 different spatial resolutions (200 km, 50 km, 25 km), we esteem that the 50-km model grid offers the best compromise between quality of results and computational cost. The upgrade to 25 km does not appear to provide significant improvement in model skill of simulating coastal biogeochemical fields. After evaluating the model, we provide an estimate of the coastal-ocean sink of anthropogenic carbon, the first study to do so with a global 3-D model. In our simulation, the coastal zone absorbs only 4.5% of the anthropogenic carbon taken up by the global ocean during 1993-2012, less than the 7.5% proportion of coastal-to-global-ocean surface areas. Coastal uptake is weakened due to a bottleneck in offshore transport, which is inadequate to reduce the mean anthropogenic carbon concentration of coastal waters to the average level found in the open-ocean mixed layer. Finally, the anthropogenic perturbation in riverine delivery of nutrients to the ocean has limited impact on the coastal carbon cycle when integrated across all coastal regions, but locally it can induce sharp biogeochemical contrasts. For example, the North Sea shows minor biogeochemical changes following the moderate local trend in nutrient riverine inputs, which is in dramatic contrast to the East China Sea where extensive deoxygenation and acidification are driven by sharp increases in riverine nutrient inputs

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Royer-Gaspard, Paul. "De la robustesse des modèles hydrologiques face à des conditions climatiques variables." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS466.

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Abstract:

L'un des défis pour les modèles hydrologiques utilisés pour simuler les effets du changement climatique sur les cours d’eau est d'être suffisamment robuste pour être performant dans des conditions climatiques variées. Cependant, les modèles actuels manquent généralement de robustesse. Les causes sont encore incertaines et potentiellement multiples (calage, données, structures). Cette thèse présente une recherche de solutions pour améliorer la robustesse des modèles hydrologiques, à travers plusieurs diagnostics menés sur un grand échantillon de bassins versants. Après une étape d’identification des changements climatiques les plus défavorables aux modèles, une comparaison de différentes méthodes de calage a abouti au constat que le choix de la fonction objectif avait une influence faible mais non négligeable sur la robustesse des modèles. Un choix adapté de la formulation de l'évaporation potentielle est également un facteur d'amélioration, bien que les résultats soient assez hétérogènes sur l'échantillon d'étude. Une méthodologie de diagnostic des lacunes structurelles des modèles hydrologiques, fondée sur une analyse des compétitions entre les performances, a ensuite été proposée et appliquée au modèle GR4J. Deux défauts majeurs ont ainsi pu être identifiés dans la structure du modèle, limitant sa capacité à se montrer robuste pour la simulation simultanée de plusieurs gammes d'écoulement. Une tentative de modification via l'ajout d'un paramètre au modèle s'est révélée encourageante. Malgré la modestie des progrès auxquels ils ont abouti, nous espérons que ces travaux pourront susciter de futurs développements de la structure des modèles hydrologiques Among the many challenges that climate change poses, the ability of hydrological models to adequately perform over a large range of climatic conditions is key its impacts on the regime of rivers. However, modern hydrological models still lack of robustness. The causes are yet uncertain and may be manifold: (calibration, measurement errors, model structure). This thesis aims at identifying solutions for model improvement by a series of diagnoses conducted on a large catchment set. After a study of the types of climatic changes challenging model robustness the most, we set up a comparison of different calibration methods. It revealed that the choice of the optimized objective function had a significant impact on model robustness. The way potential evaporation is computed also influences model robustness, although our comparison of a few potential evaporation models show rather heterogeneous results across the catchment set. A method specifically designed to diagnose structural weaknesses impacting model robustness, based on an analysis of performance trade-offs in a multi-objective framework, was then proposed and applied to the GR4J model. A couple of major structural deficiencies was identified. These deficiencies likely prevent the model from providing robust simulations in different streamflow ranges simultaneously. An attempt to modify the structure of GR4J yielded to an encouraging yet modest improvement of its performance. Despite the light enhancement of hydrological model robustness achieved in this work, it may pave the way to further advances toward model structural development

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Dreveton-Le, Goff Christine. "Etude de l'équilibre climatique du modèle Arpège." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30101.

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Abstract:

Afin d'etudier l'equilibre climatique du modele atmospherique arpege-climat, on examine l'evolution des invariants globaux du modele adiabatique (masse, humidite, energie et ozone) au cours des premiers jours d'integration. On met ainsi en evidence la derive du modele, avant que celui-ci atteigne son equilibre climatique. Une methode pour diagnostiquer les sources et les puits de la derive est proposee: elle consiste a calculer les tendances des invariants globaux au cours des differentes etapes de calcul (physique, dynamique, discretisation). Son application au modele arpege-climat pour differentes troncatures et differentes valeurs du pas de temps permet de mieux comprendre les differents processus mis en jeu lors de la mise a l'equilibre du modele. L'etude est poursuivie par la comparaison des resultats du modele a des donnees climatologiques: on met ainsi en evidence certaines erreurs systematiques du modele. A partir d'experiences de sensibilite, on etudie plus particulierement l'impact des parametrisations physiques sur l'equilibre du modele. Ces experiences permettent en particulier de proposer un ordre de priorite aux differentes parametrisations, selon que l'equilibre du modele est plus ou moins modifie par les forcages imposes

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Dantec-Nédélec, Sarah. "Evaluation multi-échelle des bilans d'énergie et d'eau du modèle ORCHIDEE sur la Sibérie et leur réponse à l'évolution du climat." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV009.

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Abstract:

L'évolution naturelle du climat, perturbée depuis les révolutions industrielles, est fortement marquée dans les hautes latitudes en particulier en Sibérie où une anomalie de température de +0.8°C est constatée depuis les années 2000 contre une anomalie moyenne de +0.4°C pour les moyennes latitudes. La Sibérie est couverte par des pergélisols lui conférant ainsi des particularités, notamment pour les régimes hydrologiques des rivières. Les projections climatiques prédisant jusqu'à un réchauffement de l'ordre de +5°C d'ici 2100, il est primordial d'en évaluer les impacts. La modélisation numérique à bases physiques s'avère être un outil intéressant pour répondre à ces questions. Ainsi, afin d'évaluer la réponse hydrologique au changement climatique en Sibérie nous avons travaillé sur l'évaluation multi-échelles des bilans d'énergie et d'eau avec le modèle ORCHIDEE. Ce modèle a été adapté aux caractéristiques des milieux froids, avec une amélioration de la représentation de la neige, une prise en compte du gel de l'eau du sol et une carte de végétation plus représentative de la végétation sibérienne. Une évaluation en mode forcé i.e. sans couplage avec l'atmosphère a été menée dans un premier temps. Ainsi, nous avons évalué ORCHIDEE au temps présent (1979-2009) à l'échelle du site en nous concentrant sur les données d'humidité et de température du sol dont nous disposions. Une analyse de sensibilité du modèle nous a permis d'identifier les paramètres les plus influents sur les bilans d'énergie et d'eau dans le sol. Leur étalonnage sur sites nous a permis de montrer que le modèle ORCHIDEE est capable de simuler correctement les transferts verticaux de chaleur et d'eau et les contenus en eau et températures du sol résultants. Par la suite nous avons étendu l'évaluation à la région de la Sibérie en confrontant nos résultats de simulation à des produits satellitaires, permettant une évaluation sur une série temporelle conséquente et sur une grande zone. Nous avons rassemblé un grand nombre d'observations telles que des données d'albédo, d'équivalent en eau pour la neige..., auxquelles nous avons comparé nos résultats de simulation. Ce travail nous a permis de montrer que le modèle simule de façon satisfaisante les bilans d'énergie et d'eau en Sibérie, mais aussi de mettre en avant l'importance du choix du forçage climatique. Ainsi, l'utilisation d'un second forçage climatique nous a permis de montrer l'importance du partitionnement pluie/neige ainsi que la sous-estimation possible des précipitations dans les forçages. Le modèle validé a été utilisé ensuite pour mener des études d'impacts, en utilisant 2 forçages climatiques sur le temps futur (2005 à 2099) sous scénario d'émission des gaz à effet de serre RCP8.5. Ainsi nous avons pu évaluer la variabilité liée au forçage et l'impact de l'évolution du climat sur les variables des bilans d'énergie et d'eau. Une limite autour de la latitude 60°N a été définie lors de l'analyse des précipitations futures et choisie pour orienter notre analyse selon deux zones de part et d'autre de la limite. Nous avons analysé les cycles saisonniers des variables de surface nous permettant de mettre en évidence les impacts du réchauffement climatique en lien avec l'augmentation de la température de l'air et leurs différences spatiales. Nous avons montré que la fonte du manteau neigeux est plus précoce au Sud et engendre une avance temporelle du pic de crue de printemps pour la Lena et l'Amour. Sur l'Ob et le Ienisseï, des changements ont été aussi montrés (une diminution du débit au cours du temps pour l'Ob et une augmentation pour le Ienisseï, sans changement de phasage temporel), qui pourraient conduire à des impacts socio-économiques importants pour les populations locales. Cette étude nous a également permis de montrer que les nouvelles conditions climatiques sont plus favorables à la végétation. Nous avons montré aussi la cohérence des deux projections climatiques étudiées The natural evolution of the climate, disturbed since the industrial revolutions, is strongly marked in the high latitudes especially in Siberia where a temperature anomaly of +0.8°C has been observed since the 2000s against an average anomaly of + 0.4°C for The mid-latitudes. Siberia is covered by permafrost, giving it particularities, especially for the hydrological regimes of rivers. Climatic projections predicting up to +5°C warming by 2100, it is essential to evaluate their impacts. Physical-based numerical modeling is an interesting tool to answer these questions. Thus, in order to evaluate the hydrological response to climate change in Siberia we worked on the multi-scale evaluation of energy and water balances with the ORCHIDEE model. This model was adapted to the characteristics of cold environments, with an improvement of the representation of the snow, a consideration of the freezing of the soil water and a map of vegetation more representative of the Siberian vegetation. An evaluation in forced mode i.e. without coupling with the atmosphere was carried out initially. Thus, we evaluated ORCHIDEE at the present time (1979-2009) at the site scale, concentrating on the soil moisture and soil temperature data available. A sensitivity analysis of the model allowed to identify the most influential parameters on the balance of energy and water in the soil. Their on-site calibration allowed to show that the ORCHIDEE model is able to correctly simulate the vertical transfers of heat and water and the resulting water and soil temperature contents. We then extended the evaluation to the Siberian region by comparing simulation results with remote sensing data, allowing an evaluation over a substantial time series and over a large area. We collected a large number of observations such as albedo data, water equivalent for snow ..., on which we compared the simulation results. This work allowed to show that the model simulates satisfactorily the energy and water balance in Siberia, but also to highlight the importance of the choice of climatic forcing. Thus, the use of a second climatic forcing enabled to show the importance of rain/snow partitioning and the possible underestimation of precipitation in forcing. The validated model was then used to carry out impact studies, using 2 climatic forcings on the future time (2005 to 2099) under scenario of emission of greenhouse gases RCP8.5. Thus, we were able to evaluate the variability related to forcing and the impact of climate change on the variables of energy and water balance. A boundary around latitude 60°N has been defined in the analysis of future precipitation and chosen to orient our analysis in two zones on either side of the boundary. We analyzed the seasonal cycles of the surface variables allowing us to highlight the impacts of global warming in relation to the increase in the air temperature and their spatial differences. We have shown that the melting of the snowpack is earlier in the South and generates a temporal advance of the spring flood peak for the Lena and the Amur. On the Ob and Yenisei, changes have also been shown (a decrease in flow over time for the Ob and an increase for the Yenisei, without any change in temporal phasing), which could lead to socio-economic impacts Important for local populations. This study also allowed us to show that the new climatic conditions are more favorable to vegetation. We also showed the coherence of the two climate projections studied

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Fouqueray, Timothée. "Adaptations aux incertitudes climatiques de long terme : trajectoires socio-écologiques de la gestion forestière française." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLA029.

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Abstract:

Les trajectoires socio-écologiques des forêts sont considérablement dépendantes des pratiques sylvicoles retenues par leurs gestionnaires. Or, ces choix de gestion sont susceptibles d’évoluer afin de prendre en compte les impacts des dérèglements du climat sur les milieux forestiers. L’objectif des travaux qui suivent est donc de comprendre les évolutions de la gestion forestière induites par les adaptations aux dérèglements climatiques (ACC). Ils se concentrent sur la France métropolitaine, dont les forêts sont l’un des écosystèmes les plus importants – elles en couvrent trois quarts de la surface. Trois thématiques de recherche ont permis de décliner cette problématique : (1) la diversification des ACC (quels biens et services écosystémiques forestiers (BSE) cible-t-elle ?) ; (2) l’importance accordée par les forestiers aux approches techniques, en comparaison des réflexions portant sur l’organisation socio-économique de la gestion forestière ; et enfin (3) l’intégration des dynamiques écologiques dans la conception et la mise en œuvre d’adaptations aux changements climatiques.Chapitre 1 : Recensement, par des enquêtes de terrain, des ACC en forêts privées et publiques. Les adaptations répertoriées concernaient seulement quelques-uns des nombreux BSE forestiers, au premier rang desquels la production de bois, le stockage de carbone et la préservation des habitats naturels. Ces adaptations étaient avant tout mises en place pour répondre à des aléas climatiques déjà vécus par les forestiers. Surtout, ces adaptations relevaient d’évolutions des techniques sylvicoles, où les humains interviennent sur le socio-écosystème forestier, en modifiant les composantes naturelles.Chapitre 2 : J’ai étudié le financement public des projets de recherche portant simultanément sur les changements climatiques et sur la foresterie. J’ai montré qu’une des causes du manque de considération des aspects socio-économiques de l’ACC provient de la prééminence de recherches techniques, très peu tournées vers les services écosystémiques socio-culturels, de régulation ou de soutien.Chapitre 3 : Retour au terrain, pour une étude de cas sur le paiement pour stockage de carbone. J’ai mis en relief comment la diversification des revenus engendrée par ce type d’innovation est un moyen indirect pour les forestiers de s’adapter aux changements climatiques, en diminuant leur dépendance à une production ligneuse fortement menacée par les dérèglements climatiques. Les atouts, mais aussi certaines limites techniques et conséquences socio-économiques de cette approche ont été soulignés.Chapitre 4 : Synthèse des apprentissages des chapitres précédents, grâce à la création d’une simulation participative de gestion forestière. Dans Foster Forest, divers acteurs de la gestion forestière sont plongés dans un scénario de fort changement climatique. Pour mener à bien leur propre mission, ils disposent d’une panoplie de pratiques sylvicoles inspirée de pratiques usuelles, mais qui ne suffisent pas à faire face aux perturbations climatiques. Pour compenser, les participants ont toute liberté de proposer des changements des règles du jeu afin de faire évoluer l’organisation socio-économique de leurs activités forestières. La dizaine d’applications de cette simulation participative, dans différentes régions françaises, a permis de confirmer les résultats des chapitres précédents. Les parties jouées ont aussi apporté un éclairage sur l’importance des structures d’animation territoriale dans l’élaboration de projets d’adaptations, à des échelles complémentaires des seules visions « à la parcelle » Adapting forest management to climate change (CC) is a key issue, as forests are crucial for mitigation policies and the provision of many ecosystem services (ES). Understanding the magnitude of the progress made in this respect can help shape further adaptation developments and avoid the putative maladaptive side effects of forest management evolutions. Here, I aim to bridge the knowledge gap of adaptation implementation in French forests.Chapter 1: Based on semi-structured interviews with foresters, my findings highlight unprecedented aspects of adaptations: (i) a focus on productive ES at the expense of other essential services such as water supply or natural habitats; (ii) adaptations rely on technical changes in forest management and do not deal with climate impacts through organizational or economic tools; and (iii) envisaging ecological processes through adaptations is instrumental and limited to small spatial and temporal scales. My results also extend the existing body of knowledge to the framework of forest management: (i) CC is not the main driver of forestry changes; (ii) extreme events are windows of opportunity to stimulate adaptive changes; and (iii) proactive adaptation to unexperienced hazards is very weak.Chapter 2: Assessment of the diversity of research projects in the forest sciences focusing on CC. I categorized projects according to discipline and main focus, using data from the online description of French public calls for proposals and from selected projects. Since 1997, mitigation research has gradually given way to adaptation. Despite pledges for the inclusion of social sciences, research rarely draws on the social sciences and focuses on ES of economic interest. Biomass production is paramount, being addressed either directly or through projects on tree species of industrial interest. Hence, instead of a diverse search for adaptation strategies, climate research is geared toward a few ES. Without denying the need for timber and biofuel production, I encourage public funders to complement current calls for proposals with more diverse approaches beneficial for both biomass production and other ES.Chapter 3: I study how multiple mechanisms for the mitigation of CC have been developed, drawing on a combination of reducing and offsetting greenhouse gas (GHG) emissions. While mechanisms are mandatory for certain economic sectors, some business that are not required to mitigate their GHG emissions would nevertheless like to do so. I examine two study cases in France to analyze how public and private foresters seized this opportunity to obtain complementary funding from such companies for forestry operations. I focus on offset contracts issued by associations linking public sector forestry agencies, forest landowners, and offset funders. Carbon mitigation was a reason shared by all contractors to commit to the agreement, although it concealed multifarious motivations. Hence, I argue that voluntary offset contracts act like a Trojan horse by enabling foresters to dialogue with entities that would otherwise not be interested in supporting forest management. Regional embedding was crucial to overcoming the mitigation challenges.Chapter 4: To gain insight on how can socio-economic adaptive tools complement technical evolutions of forestry, I designed Foster Forest, a participatory simulation of forest management. It combines a role-playing game, an agent-based model, and a scenario of CC with high uncertainties. Drawing from multiple applications in French regions, I show that climate change is not a short-term matter of concern for private and public foresters. I analyze the emergence of socio-economic changes (mainly payment for carbon storage) in the provision of ES, and participants’ negotiations to spontaneously change the simulation rules. I also highlight how collective adaptive action was steered by stakeholders with a public interest role

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Loubier, Jean-Christophe. "Perception et simulation des effets du changement climatique sur l'économie du ski et la biodiversité (Savoie et Haute-Savoie)." Grenoble 1, 2004. http://www.theses.fr/2004GRE10055.

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Martin, Éric. "Modélisation de la climatologie nivale des Alpes françaises. Application des techniques de régionalisation à l'étude de l'impact d'un changement climatique sur l'enneigement." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30262.

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Abstract:

Ce travail est base sur l'utilisation du modele d'evolution du manteau neigeux crocus et du systeme d'analyse des conditions meteorologiques adapte au relief safran. Ces deux outils, une fois valides ont permis de simuler la climatologie nivale actuelle. Des tests de sensibilite a des variations simples des parametres meteorologiques ont ete effectues et ont montre la forte sensibilite du manteauneigeux a toute variation du climat. Pour prendre en compte de facon satisfaisante les scenarios climatiques issus des modeles de circulation generale, une methode de regionalisation adaptee a ete developpee. Elle a ete appliquee a plusieurs simulations correspondant a un doublement du gaz carbonique dans l'atmosphere realisees avec arpege/climat

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Loubier, Jean-Christophe. "Perception et simulation des effets du changement climatique sur l'économie du ski et la biodiversité." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006990.

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Abstract:

Dans les hautes vallées alpines, on observe des conflits d'intérêts entre l'économie du ski et les objectifs de préservation de la biodiversité dans le cadre du changement climatique global. Les enjeux sont importants et la concertation en matière d'aménagement devient très difficile Nous avons cherché à développer une méthodologie et un instrument d'aide à la concertation par heuristique visuelle. L'expérimentation de cet instrument est conduite sur le territoire de la Savoie et de la Haute Savoie. Cette thèse se développe en trois temps. Le premier temps définit le contexte général du changement climatique d'un point de vue global. Nous établissons ensuite un changement d'échelle pour nous rapprocher de l'échelon local. Il s'agit d'identifier les mécanismes d'émergence des conflits d'intérêts en fonction des enjeux simultanés économie du ski/préservation de la biodiversité. Le second temps développe une méthodologie pour aider la concertation autour de ce type de conflits par simulation interactive. C'est l'approche par heuristique visuelle. Nous montrons comment, une base de données doit être conçue, pour permettre la mise en œuvre de ce concept. Nous définissons également les types d'outils qui doivent être utilisés ainsi que leurs agencements pour la construction de l'environnement de simulation. Cette partie propose également une stratégie particulière d'amélioration de l'information continue quand il apparaît un besoin d'interpolation sur un faible jeu de données. Enfin, le dernier temps développe l'expérimentation sur notre terrain d'étude.

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Botsyun, Svetlana. "Modélisation de l'impact de l'évolution tectonique himalayennes et tibétaines sur le climat et les isotopes stable de l'oxygène au Cénozoïque." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV006.

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Abstract:

La vitesse de surrection du l’Himalaya et du plateau tibétain tout au long du Cénozoïque reste encore aujourd’hui largement débattue. L’analyse des isotopes stables de l’oxygène pour reconstruire les paléo-altitudes est considérée comme une technique très efficace et a été largement utilisée. Néanmoins, cette méthode a deux limites principales: 1) les relations entre δ18O et climat ne sont pas bien établies et 2) le climat Cénozoïque en Asie est mal contraint. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le lien entre la surrection des montagnes, les changements climatiques associés et le δ18O dans la paléo-précipitation. Nous utilisons le modèle de circulation générale atmosphérique isotopique LMDZ-iso. Nos simulations climatiques montrent que le retrait de la Paratéthys, le déplacement latitudinal de l’Inde et l’altitude du plateau tibétain contrôlent les précipitations et la variabilité de la mousson en Asie. Afin de comprendre où et comment ces changements climatiques liés à la surrection des montagnes affectent le δ18O, nous avons proposé une expression théorique de la composition isotopique des précipitations fondée sur la distillation de Rayleigh. Nous avons montré que seulement 40 % des sites échantillonnés de l’Himalaya et du plateau tibétain contiennent une signature isotopique représentant la topographie. Les résultats obtenus dans cette étude montrent que l’Himalaya pourrait avoir atteint son altitude actuelle plus tardivement que précédemment proposé. Des conditions aux limites réalistes nous permettent de reconstruire le δ18O des paléo-précipitations pour quatre époques du Cénozoïque (55, 42, 30 et 15 Ma). Dans la mesure où les reconstructions des paléo-altitudes sont particulièrement controversées pour les premières étapes de l’évolution du plateau tibétain, nous avons ensuite approfondi notre étude en nous focalisant sur l’Eocène (en utilisant une paléogéographie qui correspond à 42 Ma). Pour ce cas, nous montrons que le δ18O des précipitations est insensible à l’altitude en Asie, tandis que le δ18O dans les archives naturelles (carbonates) enregistre le signal de la paléo-élévation puisque le fractionnement entre la calcite et l’eau est sensible à la température, qui elle-même dépend en partie de l’altitude. La comparaison du δ18O simulé pour l’Eocène avec les données du δ18O mesuré dans les carbonates suggère que, pendant l’Eocène, l’Himalaya et le plateau tibétain n’avaient pas encore atteint leur élévation actuelle (> 3000 m) The timing and rate of surface elevations of the Himalayas and the Tibetan Plateau remain controversial and their impact on Asian climate and the onset of monsoon systems in this area is highly debated. Stable oxygen paleoaltimetry is considered to be a very efficient and widely applied technique, but has limitations from two sides: 1) the link between stable oxygen composition of precipitation and climate is not well established, 2) Cenozoic climate over Asia is poorly reconstructed. With a purpose of filling the gap in our knowledge of climate variability over Asia during the Cenozoic, we use the isotope-enabled atmospheric general circulation model LMDZ-iso to understand the links between the growth of mountains, associated climate changes and δ18O in paleo-precipitation. Our results show a significant influence of the Paratethys retreat, the latitudinal displacement of India and the height of the Tibetan Plateau on Asian hydrological cycle. For the purpose of understanding where and how the climatic changes linked with the growth of mountains affect δ18O in precipitation, we develop a theoretical expression for the precipitation composition based on the Rayleigh distillation and show that only 40% of sampled sites for paleoaltimetry depict signal attributed to topography changes. We conclude that the Himalayas may have attained their current elevation later than expected. Realistic Cenozoic boundary conditions allow us reconstructing δ18O in paleoprecipitation for several periods during the Cenozoic (for 55 Ma, 42 Ma, 30 Ma and 15 Ma). The focus has been put on the Eocene (42 Ma), since paleoelevation reconstructions are particularly controversial for this time. We show that Eocene precipitation δ18O is rather insensitive to topographic height in Asia. However, carbonate δ18O still records paleo-elevation because the fractionation between calcite and water is sensitive to temperature, which partly depends on altitude. Comparison of simulated Eocene δ18O patterns with data from the carbonate archives suggest that the Himalayas and the Tibetan Plateau did not reach present-day (> 3000 m) elevations during the Eocene

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Chavaillaz, Yann. "La vitesse du changement climatique et ses implications sur la perception des générations futures." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV021/document.

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Abstract:

Dans la plupart des études, on s'intéresse au changement climatique futur en analysant l'évolution du climat entre une référence actuelle fixée et une période future. Le réchauffement est de plus en plus fort au fil du 21ème siècle. Dans un contexte où les conditions climatiques sont toujours en train d'évoluer, les écosystèmes doivent continuellement s'adapter à des modifications diverses du climat. Dans le cadre de cette thèse, je propose d'analyser les projections climatiques sous un angle alternatif. Afin d’être caractéristique des représentations des populations urbaines et rurales, je définis et analyse des indicateurs liés à la vitesse des changements de température, de précipitations et de végétation. Un ensemble de simulations CMIP5 de 18 modèles de climat est sélectionné. La vitesse est représentée par des différences entre deux périodes successives de 20 ans. Cette notion de vitesse pourrait offrir de nouveaux outils pour interagir avec les communautés scientifiques travaillant sur les impacts et l'adaptation.Sans politiques d’atténuation du changement (scénario RCP8.5), le réchauffement global sera au moins deux fois plus rapide à la fin du siècle qu’actuellement, et même trois fois dans certaines régions. Près de la moitié des surfaces continentales, principalement les zones tropicales, seront touchées par des décalages significatifs de la distribution de la température entre deux périodes de 20 ans d’ici à 2060, i.e. au moins 4 fois plus qu’actuellement. Dans ces régions, des années extrêmement chaudes ayant un temps de retour de 50 ans deviendront habituelles en l’espace de 20 ans seulement. La fraction de la population mondiale étant exposée à ces changements pourrait atteindre environ 60% (i.e. 6 milliards de personnes et 7 fois plus qu’actuellement). Il suffit de relativement légères mesures d’atténuation (RCP6.0) pour que la vitesse du réchauffement ne dépasse pas les valeurs actuelles et que 3 fois moins de personnes soient exposées à des décalages significatifs de température.Les vitesses d’humidification et d’assèchement en termes de précipitations augmenteront de 30 à 40%. Leur répartition géographique deviendra plus stable spatialement et les tendances tendront à persister sur les mêmes régions, et ce malgré l’accélération du réchauffement global. Cette stabilisation résulte de la contribution grandissante des processus thermodynamiques par rapport à ceux contrôlés par la circulation générale. La combinaison de l’accélération des tendances et de leur persistance peut avoir un impact sur l’adaptation des sociétés et des écosystèmes, particulièrement sur le bassin méditerranéen, en Amérique centrale, en Inde et dans les régions arctiques. Une telle évolution est déjà visible actuellement, mais pourrait disparaître avec de fortes mesures d’atténuation (RCP2.6).Les changements de la végétation peuvent être des repères visuels du changement climatique. Dans les moyennes et hautes latitudes Nord, le cycle saisonnier des arbres et des herbacées suit la vitesse du réchauffement. Sans politiques d’atténuation, le début de la saison foliaire avance et sa durée augmente plus rapidement au fil du siècle. La couverture de la végétation se densifie quelque soit le scénario proportionnellement à l’augmentation de la température. Le cycle saisonnier des cultures des moyennes latitudes dépend directement de la température et celui des cultures tropicales de l’évolution des caractéristiques de la saison des pluies. Sous les autres latitudes, aucune évolution robuste du cycle saisonnier n’est projetée. La vitesse des changements de répartition de la végétation a déjà doublé entre 1880 et 1950 correspondant à un changement marqué de l'utilisation des sols. Elle est stable tout au long du siècle si la végétation interagit dynamiquement avec le climat dans les modèles, traduisant un ralentissement du changement de l'utilisation des sols et l'accélération des changements de végétation sous l'effet du changement climatique In most climate studies, climate change is approached by focusing on the evolution between a fixed current baseline and a future period, emphasizing stronger warming as we move further over the 21st century. Under climate conditions that are continuously evolving, human and natural systems might have to constantly adapt to a changing climate. This thesis proposes an alternative approach to climate projections. Here, I consider and analyze indicators of the pace of changes relative to temperature, precipitation and vegetation in order to be relevant for both urban and rural populations. An ensemble of CMIP5 simulations from 18 climate models is selected. The pace is represented by differences between two subsequent 20-year periods. Considering the pace of change would be beneficial for climate impacts and adaptation analyses.The models predict that the warming rate strongly increases without any mitigation policies (RCP8.5 scenario). It is twice as high by the end of the century compared to the current period, and even three times higher in some regions. Significant shifts in temperature distributions between two subsequent 20-year periods are projected to involve almost half of all land surfaces and most tropical areas by 2060 onwards (i.e. at least four times as many regions than currently). In these regions, an extremely warm year with a return period of about 50 years would become quite common only 20 years later. The fraction of the world population exposed to such shifts might reach about 60% (6 billion people, i.e. seven times more than currently). Low mitigation measures (RCP6.0) allow the warming rate to be kept at current values, and reduce the fraction of the world population exposed to significant shifts of temperature distributions by one third.Under RCP8.5, rainfall moistening and drying rates both increase by 30-40% above current levels. As we move further over the century, their patterns become geographically stationary and the trends become persistent. The stabilization of the geographical rate patterns that occurs despite the acceleration of global warming can be physically explained: it results from the increasing contribution of thermodynamic processes compared to dynamic processes in the control of precipitation change. The combination of intensification and increasing persistence of precipitation rate patterns may affect the way human societies and ecosystems adapt to climate change, especially in the Mediterranean basin, Central America, South Asia and the Arctic. Such an evolution in precipitation has already become noticeable over the last few decades, but it could be reversed if strong mitigation policies were quickly implemented (RCP2.6).Changes in vegetation could be visual landmarks of climate change. In mid- and high-latitudes of the Northern Hemisphere, the phenology of grass and trees follows the warming rate. Without any mitigation policies, the start of spring occurs earlier, and its duration is extended faster as we move over the century. The vegetation cover becomes denser, regardless of the selected pathway, in proportion to the temperature rise. The seasonal cycle of mid-latitude crops also depends on the temperature, and the seasonal cycle of tropical crops directly follows the features of the wet season. In all other latitudes, no robust evolution of the seasonal cycle is projected. The pace of change of vegetation cover since 1880 already doubled before 1950, mainly due to a strong change in land use. This pace is then projected to be stable over the entire 21st century if the vegetation dynamically interacts with the climate system in the models. This corresponds to a reduction of land-use change and to the acceleration of changes of vegetation cover under climate change

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Tang, Chao. "Model estimations of possible climate changes of surface solar radiation at regional scales over Southern Africa and the South West Indian Ocean." Thesis, La Réunion, 2017. http://www.theses.fr/2017LARE0055/document.

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Abstract:

Les variations du rayonnement solaire en surface (SSR) peuvent avoir un impact significatif sur divers aspects du système climatique, et notamment sur le développement socio-économique d’un pays. Pour identifier les impacts possibles du changement climatique sur le rayonnement solaire en surface à l'échelle régionale (~ 50 km) en Afrique australe jusqu'à la fin du 21ème siècle, on a analysé les données mensuelles produites dans le cadre du projet CORDEX-Afrique sur la période 1979-2099. Ces données sont issues des sorties de 5 modèles régionaux de climat (RCM) forcés par 10 modèles globaux de climat (GCM) CMIP5, pour deux scénarios d’émissions, RCP4.5 et RCP8.5, en Afrique australe (SA) et sur une partie du SWIO (0-40°S ; 0- 60°E). Pour contribuer au projet futur proposé qui vise à approfondir l'étude des changements de SSR à l'échelle locale (~ 1 km de résolution horizontale) à l'île de la Réunion et à l'île Maurice, situées dans le Sud-ouest de l'océan Indien (SWIO), près du bord d’Est du domaine CORDEX-Afrique, des simulations climatiques ont été réalisées sur trois fenêtres temporelles de 10 ans : a) le passé 1996-2005 ; et b) le futur 2046-2055 et 2090-2099, en utilisant la version 4 du RCM RegCM (RegCM4), forcé par : 1) les réanalyses climatiques ERA-Interim (ERAINT) du centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF) pour simuler un passé récent seulement ; et 2) deux GCMs (HadGEM2-ES et GFDL-ESM2M) de l’exercice CMIP5 de simulations du climat passé et futur pour le scénario d’émissions RCP8.5 à l’échelle régionale de 50km en Afrique australe et dans le sud-ouest de l’océan Indien (0-40°S ; 0- 100°E). L’analyse de l’impact du changement climatique sur le SSR sur la base de ces simulations reste cependant limitée, à cause de leur couverture temporelle (3 périodes de 10 ans) et du nombre de modèles (2 GCMs, 1 RCM) et de scénarios (1 RCP) utilisés. Il ressort de l’analyse des simulations de l’ensemble CORDEX-Afrique que : 1) sur la période passée récente, les GCMs forceurs surestiment généralement SSR d'environ 1 W/m2 en été austral (DJF : Décembre-Janvier-Février), et de 7,5 W/m2 en hiver austral (JJA : Juin-Juillet-Août), tandis que les RCMs, forcés par ces GCMs, sous-estiment SSR d'environ -32 W/m2 et de -14 W/m2 en été et en hiver, respectivement. 2) Les projections multi-modèles de changement de SSR simulées par les RCMs et leurs GCMs forceurs sont assez cohérentes. Les GCMs prévoient, en moyenne multi-modèles, une augmentation statistiquement significative de SSR d'environ 8 W/m2 en 2099 selon le scénario RCP4.5 et de 12 W/m2 en 2099 selon le scénario RCP8.5 sur le Centre de l’Afrique australe (SA-C), et une diminution de SSR, avec un degré de confiance élevé, d'environ -5 W/m2 en 2099 selon le scénario RCP4.5 et de -10 W/m2 en 2099 selon le scénario RCP8.5, pendant la saison DJF, en Afrique équatoriale (EA-E). Dans ces deux régions, les RCMs produisent, en moyenne multi-modèles, des tendances similaires (avec un degré de confiance élevé) à celles des GCMs, mais sur des zones d’extension spatiale plus faible que celle des GCMs. Cependant, pour la saison JJA, une augmentation de SSR, d'amplitude similaire dans les simulations GCMs et RCMs (~5 W/m2 en 2099 selon le scénario RCP4.5 et 10 W/m2 selon le scénario RCP8.5), est attendue dans la région EA-E. 3). Une diminution significative de la nébulosité (environ -6% en 2099) est attendue sur le continent sud-africain pour les GCMs comme pour les RCMs. 4) Le scénario RCP8.5 produit des changements d’amplitude supérieure de 2.5W/m2 pour les GCMs forceurs et de 5W/m2 pour les RCMs en 2099 à celle pour le scénario RCP4.5. 5). Comme pour les sorties du modèle RegCM4, les structures des biais ou des changements de SSR issu des RCMs du programme CORDEX-Afrique sont globalement corrélées avec celles de couverture nuageuse totale des RCMs. L’analyse des sorties du modèle RegCM4 indique que : Changes in Surface Solar Radiation (SSR) have the potential to significantly impact diverse aspects of the climate system, and notably the socio-economic development of any nation. To identify the possible impacts of climate change on SSR at regional scales (~50 km) over Southern Africa and the South West Indian Ocean (SA-SWIO; 0-40°S ; 0- 100°E) up to the end of the 21st century, a slice downscaling experiment consisting of simulations covering three temporal windows: a) the present 1996-2005; b) the future 2046-2055 and 2090-2099 conducted with the Regional Climate Model (RCM) RegCM version 4, driven by the European Center for Medium-range Weather Forecasting (ECMWF) ERA-Interim reanalysis (ERAINT, only present) and 2 Global Climate Model (GCMs: HadGEM2-ES and GFDL-ESM2M) from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) under RCP8.5 scenario, are performed and evaluated. Since the slice simulation is of limited temporal coverage, number of regional and driven global models and climate change forcings, mainly because of the limit of available computational resources, the study towards a comprehensive knowledge of SSR changes in context of climate change is thus extended: an ensemble consisting of outputs from 20 regional climate downscaling realisations based on 5 RCMs that participated in the Coordinated Regional Downscaling Experiment (CORDEX) program (CORDEX-Africa) along with their 10 driving GCMs from CMIP5 covering southern Africa (0-40°S; 0- 100°E) during the period of 1990-2099 is analyzed under RCP4.5 and RCP8.5 up to 2099.The slice experiment indicates that 1) RegCM4 simulates present-day seasonal climatology, (surface air temperature, precipitation and SSR) quite well, but has a negative total cloud cover bias (about -20% in absolute percentage) when forced by the ERAINT and the two GCMs. 2) Internal variability of RegCM4-simulated annual means SSR (about 0.2 W/m2) is of one order smaller than the model bias compared with reference data. 3) RegCM4 simulates SSR changes in opposite signs when driven by the different GCMs under RCP8.5 scenario. 4) Electricity potential calculated using first-order estimation based on the RegCM simulations indicates a change less then 2% to 2099 with respect on present level.It is also found from the ensemble study that: 1) GCMs ensemble generally overestimates SSR by about 1 W/m2 in austral summer (December, January, and February, short as DJF) and 7.5 W/m2 in austral winter (June, July and August, short as JJA), while RCMs ensemble mean shows underestimations of SSR by about -32 W/m2 and -14 W/m2 in summer and winter seasons respectively when driven by GCMs. 2) Multi-model mean projections of SSR change patterns simulated by the GCMs and their embedded RCMs are fairly consistent. 3) GCMs project, in their multi-model means, a statistically significant increase of SSR of about 8 W/m2 in RCP4.5 and 12 W/m2 in RCP8.5 by 2099 over Centre Southern Africa (SA-C) and a highly confident decreasing SSR over Eastern Equatorial Africa (EA-E) of about -5 W/m2 in RCP4.5 and -10 W/m2 in RCP8.5 during the DJF season. RCMs simulate SSR change with statistical confidence over SA-C and EA-E area as well with a little spatial extension compared to GCMs. However, in the JJA season, an increase of SSR is found over EA-E of about 5 W/m2 by 2099 under RCP4.5 and 10 W/m2 under RCP8.5, of similar amplitudes in both the GCMs and RCMs simulations. 4) Significant cloudiness decrease (about -6 % to 2099) is found over continent of SA for GCMs and also shown in RCMs. 5) Larger SSR changes are found in the RCP8.5 scenario than in the RCP4.5 scenario in 2099, with about 2.5 W/m2 enhanced changes in GCMs and about 5 W/m2 in RCMs. 6) Either the biases or the changes pattern of SSR are overall correlated with the patterns of total cloud cover from RCMs in CORDEX-Africa program (for RegCM4 as well). The slice experiment indicates that

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Dantec-Nédélec, Sarah. "Evaluation multi-échelle des bilans d'énergie et d'eau du modèle ORCHIDEE sur la Sibérie et leur réponse à l'évolution du climat." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV009/document.

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Abstract:

L'évolution naturelle du climat, perturbée depuis les révolutions industrielles, est fortement marquée dans les hautes latitudes en particulier en Sibérie où une anomalie de température de +0.8°C est constatée depuis les années 2000 contre une anomalie moyenne de +0.4°C pour les moyennes latitudes. La Sibérie est couverte par des pergélisols lui conférant ainsi des particularités, notamment pour les régimes hydrologiques des rivières. Les projections climatiques prédisant jusqu'à un réchauffement de l'ordre de +5°C d'ici 2100, il est primordial d'en évaluer les impacts. La modélisation numérique à bases physiques s'avère être un outil intéressant pour répondre à ces questions. Ainsi, afin d'évaluer la réponse hydrologique au changement climatique en Sibérie nous avons travaillé sur l'évaluation multi-échelles des bilans d'énergie et d'eau avec le modèle ORCHIDEE. Ce modèle a été adapté aux caractéristiques des milieux froids, avec une amélioration de la représentation de la neige, une prise en compte du gel de l'eau du sol et une carte de végétation plus représentative de la végétation sibérienne. Une évaluation en mode forcé i.e. sans couplage avec l'atmosphère a été menée dans un premier temps. Ainsi, nous avons évalué ORCHIDEE au temps présent (1979-2009) à l'échelle du site en nous concentrant sur les données d'humidité et de température du sol dont nous disposions. Une analyse de sensibilité du modèle nous a permis d'identifier les paramètres les plus influents sur les bilans d'énergie et d'eau dans le sol. Leur étalonnage sur sites nous a permis de montrer que le modèle ORCHIDEE est capable de simuler correctement les transferts verticaux de chaleur et d'eau et les contenus en eau et températures du sol résultants. Par la suite nous avons étendu l'évaluation à la région de la Sibérie en confrontant nos résultats de simulation à des produits satellitaires, permettant une évaluation sur une série temporelle conséquente et sur une grande zone. Nous avons rassemblé un grand nombre d'observations telles que des données d'albédo, d'équivalent en eau pour la neige..., auxquelles nous avons comparé nos résultats de simulation. Ce travail nous a permis de montrer que le modèle simule de façon satisfaisante les bilans d'énergie et d'eau en Sibérie, mais aussi de mettre en avant l'importance du choix du forçage climatique. Ainsi, l'utilisation d'un second forçage climatique nous a permis de montrer l'importance du partitionnement pluie/neige ainsi que la sous-estimation possible des précipitations dans les forçages. Le modèle validé a été utilisé ensuite pour mener des études d'impacts, en utilisant 2 forçages climatiques sur le temps futur (2005 à 2099) sous scénario d'émission des gaz à effet de serre RCP8.5. Ainsi nous avons pu évaluer la variabilité liée au forçage et l'impact de l'évolution du climat sur les variables des bilans d'énergie et d'eau. Une limite autour de la latitude 60°N a été définie lors de l'analyse des précipitations futures et choisie pour orienter notre analyse selon deux zones de part et d'autre de la limite. Nous avons analysé les cycles saisonniers des variables de surface nous permettant de mettre en évidence les impacts du réchauffement climatique en lien avec l'augmentation de la température de l'air et leurs différences spatiales. Nous avons montré que la fonte du manteau neigeux est plus précoce au Sud et engendre une avance temporelle du pic de crue de printemps pour la Lena et l'Amour. Sur l'Ob et le Ienisseï, des changements ont été aussi montrés (une diminution du débit au cours du temps pour l'Ob et une augmentation pour le Ienisseï, sans changement de phasage temporel), qui pourraient conduire à des impacts socio-économiques importants pour les populations locales. Cette étude nous a également permis de montrer que les nouvelles conditions climatiques sont plus favorables à la végétation. Nous avons montré aussi la cohérence des deux projections climatiques étudiées The natural evolution of the climate, disturbed since the industrial revolutions, is strongly marked in the high latitudes especially in Siberia where a temperature anomaly of +0.8°C has been observed since the 2000s against an average anomaly of + 0.4°C for The mid-latitudes. Siberia is covered by permafrost, giving it particularities, especially for the hydrological regimes of rivers. Climatic projections predicting up to +5°C warming by 2100, it is essential to evaluate their impacts. Physical-based numerical modeling is an interesting tool to answer these questions. Thus, in order to evaluate the hydrological response to climate change in Siberia we worked on the multi-scale evaluation of energy and water balances with the ORCHIDEE model. This model was adapted to the characteristics of cold environments, with an improvement of the representation of the snow, a consideration of the freezing of the soil water and a map of vegetation more representative of the Siberian vegetation. An evaluation in forced mode i.e. without coupling with the atmosphere was carried out initially. Thus, we evaluated ORCHIDEE at the present time (1979-2009) at the site scale, concentrating on the soil moisture and soil temperature data available. A sensitivity analysis of the model allowed to identify the most influential parameters on the balance of energy and water in the soil. Their on-site calibration allowed to show that the ORCHIDEE model is able to correctly simulate the vertical transfers of heat and water and the resulting water and soil temperature contents. We then extended the evaluation to the Siberian region by comparing simulation results with remote sensing data, allowing an evaluation over a substantial time series and over a large area. We collected a large number of observations such as albedo data, water equivalent for snow ..., on which we compared the simulation results. This work allowed to show that the model simulates satisfactorily the energy and water balance in Siberia, but also to highlight the importance of the choice of climatic forcing. Thus, the use of a second climatic forcing enabled to show the importance of rain/snow partitioning and the possible underestimation of precipitation in forcing. The validated model was then used to carry out impact studies, using 2 climatic forcings on the future time (2005 to 2099) under scenario of emission of greenhouse gases RCP8.5. Thus, we were able to evaluate the variability related to forcing and the impact of climate change on the variables of energy and water balance. A boundary around latitude 60°N has been defined in the analysis of future precipitation and chosen to orient our analysis in two zones on either side of the boundary. We analyzed the seasonal cycles of the surface variables allowing us to highlight the impacts of global warming in relation to the increase in the air temperature and their spatial differences. We have shown that the melting of the snowpack is earlier in the South and generates a temporal advance of the spring flood peak for the Lena and the Amur. On the Ob and Yenisei, changes have also been shown (a decrease in flow over time for the Ob and an increase for the Yenisei, without any change in temporal phasing), which could lead to socio-economic impacts Important for local populations. This study also allowed us to show that the new climatic conditions are more favorable to vegetation. We also showed the coherence of the two climate projections studied

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Monerie, Paul-Arthur. "Le changement climatique en région de mousson africaine : évolution des champs pluviométriques et atmosphériques dans les simulations CMIP3 et CMIP5 sous scénario A1B et rcp45 (1960-1999, 2031-2070)." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00955371.

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Abstract:

Sur les effets du changement climatique aux échelles globale et régionale. Il montre en particulierqu'aucun consensus ne peut être trouvé pour ce qui concerne l'évolution future de lapluviométrie -- et de la dynamique atmosphérique associée -- en région de mousson africaine.Ce mémoire revisite cette question à la lumière des nouvelles données disponibles et selon uneapproche évitant toute surreprésentation du nombre de simulations disponibles pour un type demodèle donné, tout en prenant en compte la diversité des modèles ainsi que leur évolution dansle temps : sorties de vingt modèles de circulation générale (MCGs) ayant participé aux exercicesCMIP3 (douze MCGs) et CMIP5 (huit MCGs) sous les scénarios d'émissions A1B et rcp4.5,respectivement. Les sorties sont analysées principalement sur deux fenêtres de quarante ans --périodes actuelle (1960-1999) et future (2031-2070) -- et les résultats discutés au regard de leurvraisemblance selon une approche permettant à la fois de quantifier les différences futur moinsactuel, de mesurer les significativités et les robustesses statistiques et d'associer une probabilitémesurant le consensus des modèles en fonction des échelles et des variables considérées.Les analyses menées sur CMIP3 et CMIP5 montrent qu'un consensus sur l'effet du changementclimatique en Afrique de l'Ouest peut être obtenu si l'on ne fait pas de l'ensemble de labande sahélienne une entité homogène et qu'on raisonne à des échelles spatiales inférieures. Lesrésultats révèlent une évolution contrastée entre le centre et l'ouest du Sahel avec, pour le futur(i) une hausse des précipitations au centre s'expliquant surtout par une plus grande convergencedes flux dans les basses couches, ainsi qu'une pénétration plus au nord de la mousson ;(ii) une baisse des précipitations à l'ouest s'expliquant par le renforcement de la circulation detype Walker, du Jet d'Est Africain (JEA) et de la subsidence dans les couches moyennes. Parailleurs, on peut s'attendre à une modification du cycle annuel moyen avec un retrait retardé dela mousson. Ce retard est notamment lié aux apports supplémentaires d'humidité depuis l'Atlantique,dus au renforcement des contrastes thermiques et d'humidité entre océan et continent,mais aussi et surtout aux apports tardifs d'humidité depuis la Méditerranée et au renforcementdes flux de nord en septembre et octobre en direction du Sahel

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Lorenzato-Doyle, Gabriel. "Changements démographiques et marché immobilier : une analyse macroéconomique." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66596.

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Abstract:

Ce mémoire propose un outil d’analyse permettant de simuler les effets des changements démographiques sur le prix des actifs immobiliers dans leur ensemble ainsi que sur les principaux indicateurs macroéconomiques. Nous étendons le modèle à générations imbriquées de Gertler (1999) en y ajoutant la production et l’accumulation d’actifs immobiliers ainsi que la consommation des services d’habitation produits par ce capital. Ensuite, nous simulons trois chocs représentant des aspects importants de la réalité démographique et économique complexe duQuébec en 2020, soit les conséquences du baby boom, la hausse de l’espérance de vie et l’importance accordée par les retraités à l’immobilier. Les résultats suggèrent que, lorsque la préférence pour l’immobilier est moins grande chez les retraités que chez les travailleurs, un vieillissement de la population dû à une baisse de la natalité entraine une diminution des prix associés à l’immobilier. L’effet est plus mitigé lorsque le vieillissement simulé résulte d’une hausse de l’espérance de vie, car le besoin d’épargner et d’investir davantage en vue de la retraite exerce une pression à la hausse sur la valeur des actifs. La dernière expérience met en évidence la sensibilité des résultats à l’étalonnage des préférences, puisque, lorsque la préférence des retraités pour leur logement augmente, une hausse marquée des prix est observée.

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Becker, Melanie. "Apport des méthodes statistiques modernes à l'analyse du signal marégraphique." La Rochelle, 2008. http://www.theses.fr/2008LAROS237.

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Abstract:

La connaissance des variations actuelles du niveau moyen de la mer est indispensable pour une meilleure compréhension du changement climatique global. La première source d'information sur les tendances séculaires du niveau moyen de la mer, durant le siècle passé, est donné par les enregistrements marégraphiques. Or, les longs enregistrements marégraphiques sont souvent affectés par des phénomènes naturels ou anthropogéniques qui ne sont pas liés aux changements climatiques. Ces pertubations rendent difficiles les estimations des tendances séculaires du niveau de la mer. Nous proposons, dans une première partie, un algorythme permettant de détecter de faibles pertubations d'amplitude, abruptes et rapides, dans les enregistrements marégraphiques à l'aide de la théorie de la détection du signal. Nous montrons que la technique employée est particulièrement efficace pour l'analyse de la cohérence des réseaux de marégraphes. Dans la seconde partie, nous analysons la cohérence du niveau de la mer observée sur la période 1915-2007 entre les séries marégraphiques de Brest et de Newlyn. Nous utilisons des méthodes statistiques avancées telles que la Singular Spectrum Analysis (SSA) et la transformation en ondelettes afin de séparer statistiquement les composantes significatives du bruit et définir les principales échelles de temps de la variabilité de ces séries. Dans une troisième partie, nous étudions les corrélations entre les marégraphes de la partie ouest de l'Europe et les indices caractérisant le climat de l'Atlantique du nord (NAO, EA, MOI) et les périodes de sécheresse et d'humidité (SC-PDSI, précipitations) The knowledge of the variations of the mean sea level is essential for a better understanding of the global climatic changes. The tide-gauge records represent the principal source of information on the mean sea level secular trend during the last century. However, the long tide-gauge records are often affected by natural or anthropogenic processes which are not related to the climatic changes. These pertubations make difficult estimating of the secular trend in the sea level. We propose, in the first part, an approach for detecting the weak pertubations of amplitude, abrupt and fast, in the tide-gauge records using the theory of the signal detection. We show that the algorythm is particulary effective for the analysis of the coherence of the tide-gauge networks. In the second part, we analysed the coherence of the sea level over the period 1915-2007 between the tide-gauges of Brest and Newlyn. We use the advanced statistical methods such as Singular Spectrum Analysis (SSA) and the wavelets analysis in order to separate the significant components from the noise and to determine the principal time scales of the variability in these series. In the third part, we study the correlations between the tide-gauges in the western Europe and the indices characterizing of the North Atlantic climate (NAO, EA, MOI) and the periods of drought and moisture (SC-PDSI, precipitations)

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Al, Bluwi Ibrahim. "Méthodes inspirées de la robotique pour la simulation des changements conformationnels des protéines." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00737553.

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Abstract:

Cette thèse présente une approche de modélisation inspirée par la robotique pour l'étude des changements conformationnels des protéines. Cette approche est basée sur une représentation mécanistique des protéines permettant l'application de méthodes efficaces provenant du domaine de la robotique. Elle fournit également une méthode appropriée pour le traitement " gros-grains " des protéines sans perte de détail au niveau atomique. L'approche présentée dans cette thèse est appliquée à deux types de problèmes de simulation moléculaire. Dans le premier, cette approche est utilisée pour améliorer l'échantillonnage de l'espace conformationnel des protéines. Plus précisément, cette approche de modélisation est utilisée pour implémenter des classes de mouvements pour l'échantillonnage, aussi bien connues que nouvelles, ainsi qu'une stratégie d'échantillonnage mixte, dans le contexte de la méthode de Monte Carlo. Les résultats des simulations effectuées sur des protéines ayant des topologies différentes montrent que cette stratégie améliore l'échantillonnage, sans toutefois nécessiter de ressources de calcul supplémentaires. Dans le deuxième type de problèmes abordés ici, l'approche de modélisation mécanistique est utilisée pour implémenter une méthode inspirée par la robotique et appliquée à la simulation de mouvements de grande amplitude dans les protéines. Cette méthode est basée sur la combinaison de l'algorithme RRT (Rapidly-exploring Random Tree) avec l'analyse en modes normaux, qui permet une exploration efficace des espaces de dimension élevée tels les espaces conformationnels des protéines. Les résultats de simulations effectuées sur un ensemble de protéines montrent l'efficacité de la méthode proposée pour l'étude des transitions conformationnelles.

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Bernard, Marianne. "Changements climatiques et herbivorie : influence sur la régénération et le potentiel d'avenir des forêts mélangées." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTG052/document.

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Abstract:

L’inquiétude au sujet du devenir des forêts tempérées de moyenne montagne va croissant, du fait du changement climatique d’une part, et des difficultés de régénération liées à la pression exercée par les grands ongulés d’autre part. Les populations d’ongulés herbivores connaissent en effet une forte augmentation depuis le milieu du XXème siècle dans l’hémisphère Nord ; et leur abroutissement sélectif, dû à leurs préférences alimentaires, exerce une forte pression sur la régénération, dont l’intensité sur les essences varie selon leur appétence. La réponse de la régénération au changement climatique en termes de survie et de croissance demeure méconnue, mais de premiers résultats suggèrent qu’elle pourrait être encore plus affectée que les arbres adultes, et de manière différentielle également du fait des diverses autécologies des essences. Dans ce contexte de changements globaux, le recours aux forêts mélangées est envisagé comme une option valable de minimisation des risques. Comment caractériser la réponse de la régénération à ces deux pressions de sélection, et quel pourrait être l’avenir d’un peuplement mélangé dans ce contexte ? Notre étude se focalise sur les effets de l’abroutissement par les grands ongulés et du changement climatique sur la régénération du sapin, du hêtre et de l’épicéa en mélange. Nous utilisons pour cela diverses approches. Nous montrons que la germination et l’installation de semis de hêtres n’est pas affectée par l’éclairement au sol plus faible en situation de mélange. Nous mettons en évidence une quasi-inversion d’essences entre sapin et épicéa au niveau de la strate de régénération, bénéficiant à l’épicéa, lorsqu’ils sont soumis à une forte pression d’abroutissement. A l’échelle des traits foliaires, nous trouvons des réponses différentes entre les trois essences aux pressions du climat et de l’abroutissement, le sapin étant le seul à exprimer une réponse claire à l’abroutissement (tissus plus résistants, augmentation du rapport C/N foliaire). Nos résultats démontrent également une diminution de l’abroutissement avec l’augmentation de la température hivernale et un effet plus important de l’abroutissement que de la température printanière sur la croissance des semis de sapin, hêtre, érable. Enfin, via une approche de modélisation, nous avons simulé la dynamique d’un peuplement mélangé de sapin, hêtre et épicéa sur une durée de 100 ans, et montré une modification des seuils de tolérance à la sécheresse par l’abroutissement, et vaildé la possible disparition du sapin dans des scénarios comprenant abroutissement et changement climatique. Ces travaux soulignent l’influence des grands ongulés en interaction avec les conditions climatiques sur la dynamique de la régénération forestière, et l’importance de prendre cette pression en compte dans les protocoles de recherche destinés à étudier l’évolution de la régénération en contexte climatique changeant There is growing concern about the future of temperate mountainous forests, because of climate change and of the difficulties in regenerating forests caused by large ungulates pressure. Herbivore ungulate populations have strongly increased since the middle of the XXth century in the northern hemisphere. By their selective browsing due to their dietary preferences, they exert a strong pressure on regeneration, which intensity on each tree species varies with their palatability. The response of regeneration to climate change in terms of growth and survival is still poorly known, but some results suggest it could be affected differentially given the different autecologies of the species. In such a global changes context, mixed forests are considered a valuable option of adaptation. How would the regeneration phase respond to those two pressures, and what could be the future of a mixed stand in such a context? This study focuses on the effects of browsing by large ungulates and climate change on mixed silver fir, Norway spruce and beech stand regeneration. We show that the lower amount of light reaching the ground in mixed stands does not affect beech regeneration germinating. We demonstrate a quasi-substitution of silver fir by Norway spruce saplings when submitted to high browsing pressure. At the finer scale of foliar traits, we find different responses among the three species to varying climate and browsing pressure, silver fir being the only species expressing an answer to browsing (increase in shoot mechanical resistance and in foliar C:N). Our results also demonstrate a decrease in browsing with increasing winter temperature, and a stronger effect of browsing than of spring temperature on saplings growth for silver fir, beech and sycamore maple. Finally, our simulations of the dynamics of a mixed silver fir-Norway spruce-beech stand suggest a shift in tolerance to drought thresholds due to browsing, and confirm the possible eradication of silver fir in scenarios combining browsing and climate change. This work highlights the influence of large ungulates interacting with climate conditions on forest regeneration dynamics, and the importance to consider this pressure in research protocols aiming at studying the behaviour of regeneration in changing climate contexts

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Doucet-Généreux, Pierre-Louis. "Simulation des débits d'étiage dans un contexte de changements climatiques : incertitude liée au choix du modèle et au critère de calage." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/8057.

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Abstract:

Les récentes études sur les changements climatiques démontrent que ceux-ci auront un impact sur le régime hydrologique des rivières du Québec. Ils toucheront entre autres la fréquence et la sévérité des étiages, d’où l’importance d’approfondir nos connaissances au niveau de leur simulation. Cette étude, réalisée sur le bassin versant de la rivière Yamaska, évalue l’impact du choix d’un critère de calage sur la simulation des étiages en période de changements climatiques pour les modèles GR4J et SWAT. Les aspects suivants sont évalués en fonction du critère de calage choisi : la qualité des indicateurs d’étiage simulés et la variation de l’incertitude sur les étiages entre la période de référence (1971-1995) et la période future (2041-2065). Les deux modèles sont calés avec six critères basés sur le critère de Nash-Sutcliffe (NSE) ainsi qu’un critère basé sur l’indicateur d’étiage 7Q2 afin d’effectuer les simulations à partir de douze projections climatiques (5 MRCC, 7 NARCCAP). Pour GR4J, les résultats montrent une aggravation significative des étiages futurs. En comparaison avec l’emploi du critère NSE, l’utilisation d’un critère de calage orienté vers les étiages permet de mieux les simuler et de minimiser l’incertitude associée aux changements climatiques tout en simulant une aggravation moindre des étiages pour la période future. Pour SWAT, le choix du critère de calage n’a pas le même impact. En effet, les simulations ne montrent pas toutes une aggravation des étiages et ont de la difficulté à reproduire les indicateurs d’étiage observés. De plus, l’incertitude associée aux changements climatiques est moins influencée par le choix du critère de calage que pour le modèle GR4J. Pour une étude sur les étiages en changements climatiques, il est donc important de porter une attention particulière au choix du critère de calage. De plus, le choix du modèle est important puisque l’utilisation d’un modèle distribué tel que SWAT ne favorise pas nécessairement la simulation des étiages.

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Jézéquel, Aglaé. "Approches statistique et épistémologique de l'attribution d'événements extrêmes." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV055.

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Abstract:

Les événements extrêmes sont l'expression de la variabilité climatique naturelle. Puisque les émissions anthropiques affectent le climat mondial, il est naturel de se demander si les événements extrêmes observés récemment sont une manifestation du changement climatique. Cette thèse se propose de contribuer à la compréhension de l'influence du changement climatique anthropique sur les événements extrêmes observés, tout en évaluant si et comment cette information scientifique - et plus généralement, l'attribution d'événements extrêmes (AEE) - pourrait être utile à la société. Je propose des outils statistiques et j'utilise un ensemble d'entretiens qualitatifs pour répondre à ces questions.La partie statistique s'applique aux vagues de chaleur européennes. Je quantifie le rôle joué par la circulation atmosphérique dans l'intensité de quatre vagues de chaleur récente. Cette analyse s'appuie sur des analogues de circulations, qui identifient des jours ayant une circulation similaire à celle de l'événement étudié. Ensuite, je dissocie l'influence du changement climatique sur les processus dynamiques et non dynamiques menant aux vagues de chaleur. Je calcule des tendances sur l'occurrence de circulations favorisant les fortes chaleurs et sur la température pour une circulation fixée, pour les vagues de chaleur de 2003 en Europe de l'Ouest et de 2010 en Russie. Je trouve que la significativité des résultats dépend de l'événement étudié, ce qui montre l'intérêt de calculer des tendances pour des types de circulation atmosphérique précis.La partie épistémologique analyse les utilisations sociales potentielles de l'AEE. Je mesure comment elle pourrait informer les négociations internationales sur le climat, en particulier les pertes et préjudices, en réponse à des arguments de scientifiques dans ce sens. Je trouve que le seul rôle que l'AEE puisse jouer pour renforcer les pertes et préjudices est un rôle de sensibilisation des politiques, en marge du processus de négociations. Je compare également les motivations avancées par les scientifiques dans les entretiens avec les résultats existants sur l'utilité sociale de ce type d'information scientifique. Je montre que la pertinence sociale des résultats d'AEE est ambiguë, et qu'il y a un manque de données empiriques pour mieux comprendre comment différents acteurs s'approprient et réagissent à cette information Extreme events are an expression of natural climate variability. Since anthropogenic emissions affect global climate, it is natural to wonder whether recent observed extreme events are a manifestation of anthropogenic climate change. This thesis aims at contributing to the understanding of the influence of anthopogenic climate change on observed extreme events, while assessing whether and how this scientific information - and more generally, the science of extreme event attribution (EEA) - could be useful for society. I propose statistical tools to achieve the former, while relying on qualitative interviews for the latter.The statistical part focuses on European heatwaves. I quantify the role played by the atmospheric circulation in the intensity of four recent heatwaves. This analysis is based on flow analogues, which identify days with a similar circulation pattern than the event of interest. I then disentangle the influence of climate change on the dynamical and non-dynamical processes leading to heatwaves. I calculate trends in the occurrence of circulation patterns leading to high temperatures and trends in temperature for a fixed circulation pattern, applied to the 2003 Western Europe and 2010 Russia heatwaves. I find that the significance of the results depend on the event of interest, highlighting the value of calculating trends for very specific types of circulation.The epistemological part evaluates the potential social uses of extreme event attribution. I assess how it could inform international climate negotiations, more specifically loss and damage, in response to a number of claims from scientists going in this direction. I find that the only potential role EEA could play to boost the loss and damage agenda would be to raise awareness for policy makers, aside from the negotiation process itself. I also evaluate how the different motivations stated by EEA scientists in interviews fare compared to the existing evidence on social use of this type of scientific information. I show that the social relevance of EEA results is ambiguous, and that there is a lack of empirical data to better understand how different non-scientific stakeholders react and appropriate EEA information

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Mateescu, Marcel. "Étude statistique des chroniques des paramètres climatiques en Europe dans la période instrumentale : l'analyse des cycles par la méthode fréquentielle ondelette." Nice, 2011. http://www.theses.fr/2011NICE2045.

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Servonnat, Jérôme. "Variabilité climatique en Atlantique Nord au cours du dernier millénaire : evaluation de l'influence du forçage solaire avec le modèle IPSLCM4." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2010. http://www.theses.fr/2010VERS0055.

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Abstract:

Mes travaux de thèse ont porté sur l’évaluation de l’influence du forçage solaire sur la variabilité climatique du dernier millénaire, à l’aide du modèle couplé IPSLCM4_v2. Pour cela, j’ai réalisé deux simulations numériques du climat du dernier millénaire avec ce modèle, une simulation de contrôle et une simulation forcée (SGI) avec des reconstructions de l’irradiance solaire totale, de la concentration en CO2 et des paramètres orbitaux sur le dernier millénaire. Les principaux résultats de la thèse sont : les forçages affectent significativement la variance des températures pour une étendue géographique supérieure à 5. 106km² (échelle de l’Europe), ce qui a donné un cadre spatial aux comparaisons modèles-données. A l’échelle de l’hémisphère nord, l’amplitude de la variabilité simulée dans SGI est en accord avec les reconstructions de températures. Un désaccord majeur est relevé entre les reconstructions de températures de l’hémisphère nord et la simulation SGI entre 1000 et 1200 AD au moment de l’Optimum Médiéval. L’étude de la signature du forçage solaire sur l’Europe a montré qu’il apparaissait clairement dans les simulations forcées du projet ANR ESCARSEL, mais de manière beaucoup moins évidente dans une reconstruction des températures. La conclusion de mes travaux est que le forçage solaire ne peut pas expliquer la totalité de la variabilité séculaire des températures entre 1000 et 1850 AD, que ce soit à l’échelle de l’hémisphère nord ou sur l’Europe My work during my PhD has been the evaluation of the influence of solar forcing on climate variability during the last millennium with the IPSLCM4_v2 coupled model. I achieved two numerical simulations of the climate of the last millennium for this purpose. The first one consists in a millennium-long control integration, and the second one (SGI) was forced by reconstructions of the Total Solar Irradiance, CO2 concentrations and orbital parameters during the last millennium. The main results of my thesis are : the forcings significantly affect the temperature variance for geographical extent wider than 5. 106km² (extent of Europe). This result brought the spatial framework for model-data comparisons. The simulated amplitude of the Northern Hemisphere temperature variability is in agreement with the temperature reconstructions. A mismatch has been evidenced between SGI and the reconstructions between 1000 and 1200 AD, during the so-called Medieval Warm Period. The study of the forcings signature in Europe has shown that solar forcing appears clearly in numerical simulations from the ANR ESCARSEL project, but it much weaker in the studied temperature reconstruction. The conclusion of my work is that the solar forcing used in the simulation does not allow explaining totally the secular temperature evolution between 1000 and 1850 AD, either on the Northern Hemisphere or in Europe

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Vezy, Rémi. "Simulation de pratiques de gestion alternatives pour l'adaptation des plantations pérennes aux changements globaux." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0939/document.

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Abstract:

Dans le cadre de cette thèse, nous avons utilisé deux modèles mathématiques complémentaires pour simuler le comportement futur des plantations de café sous conditions actuelles ainsi que sous changements climatiques (1979 -2100). Nous avons étudié leurs bilans de carbone, d'eau et d'énergie pour mieux comprendre et prévoir les effets des changements sur la production de café. Comparativement à une plantation en plein soleil, l'ajout d'arbres d'ombrage au dessus des caféiers pourrait permettre d'augmenter les rendements lorsque la température augmente. Cependant, les rendements en grain de caféiers à l'horizon 2100 sont prédits inférieurs aux rendements actuels quelle que soit l'espèce d'arbres d'ombrage ou sa gestion In this thesis, we used two complementary mathematical models to simulate the future behavior of coffee plantations under climate change (1979 - 2100). We studied their carbon, water, and energy balances to better understand and predict the effects of these changes on coffee production. The addition of shade trees above the coffee layer leadto higher yield compared to full sun management under increased temperature.However, coffee yield was predicted to decrease compared to current levels by 2100,whatever the shade tree species or management

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Chataigner, Yohann. "Modélisation du transfert thermique dans un remblai sur pergélisol et élaborations de stratégies pour faire face aux changements climatiques." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25207/25207.pdf.

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Amat, Amandine. "Le changement climatique de la simulation aux modes d'existence : étude de trajectoires climatiques de villes et d'entreprises en Alsace." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAG023/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’ultimatum qu’impose le phénomène de changement climatique à la société occidentale contemporaine : changer de modèle de société ou risquer l’effondrement (Diamonds,2006). L’épreuve majeure qui s’impose serait celle d’habiter autrement la Terre, autour d’un autre projet : celui de la lutte contre le changement climatique. De nombreuses publications (Aykut,2012 ; Dahan, 2015 ; Latour, 2015 ; Roques, 2013 ; Stengers, 2009) décrivent l’incapacité des institutions étatiques à construire un projet commun pour répondre aux enjeux climatiques. Dans cette affaire, les études « critiques » relèvent la place importante qu’a prise la simulation au détriment de l’action concrète et pérenne. Modélisations climatiques, simulations politiques et économiques, diagnostics sociologiques, fictions littéraires, le changement climatique est largement investi par le récit. Nos immersions de terrain ont montré que d’autres échelles de l’action s’emparaient déjà activement de l’affaire climatique. Villes et entreprises sont, en effet, de plus en plus nombreuses à prendre position dans la problématique énergie-climat. Il s’ensuit que certains énoncés, par leur position de médiateurs, avaient cédé la place à des expérimentations concrètes. Adoptant une démarche pragmatique, inspirée de l’Enquête sur les modes d’existence, proposée par Latour, et enrichie par le modèle des Économies de la Grandeur de Boltanski et Thévenot, cette thèse tente de décrire les divers modes d’existence de la problématique climatique auprès de collectifs territoriaux. Par ailleurs, nous faisons l’hypothèse de l’influence d’arrières plans culturels et d’intérêts passionnés dans la production de stratégies climatiques par des acteurs locaux This thesis focuses on the ultimatum imposed by the climate change phenomenon in contemporary Western society : changing the model of society or risk collapse (Diamonds, 2006). The major ordealt hat is required was that of otherwise inhabit the Earth around another project : the fight against climate change. Many publications (Aykut, 2012 ; Dahan, 2015 ; Latour, 2015 ; Roques, 2013 ;Stengers, 2009) describe the inability of state institutions to build a common project to respond to climate challenges. In this situation, the "critical" studies note the important place that has taken the simulation at the expense of concrete and sustainable action. Climate modelling, political and economic simulations, sociological diagnoses, literary fiction, climate change is largely invested by the narrative. Our field immersions have shown that other scales of action are already actively seized ofthe climate deal. Cities and businesses are in fact more likely to take a position in the energy and climate challenge. It follows that some statements, by their position mediators had given way to concrete experiments. Taking a pragmatic approach, inspired by the l’Enquête sur les modes d’existence proposed by Latour, and enriched by the model of Économies de la Grandeur of Boltanski and Thevenot, this thesis attempts to describe the various modes of existence of the climate problem from territorial collectives. We also assuming the rear of influence cultural plans and attachments in producing climate strategies by local actors

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Jenouvrier, Stéphanie. "Influence de la variabilité environnementale sur les stratégies démographiques des populations de prédateurs supérieurs : la communauté d'oiseaux marins en Antarctique." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066413.

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Magand, Olivier. "Bilan de masse de surface antarctique : techniques de mesure et analyse critique." Phd thesis, Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10042.

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Les régions polaires représentent actuellement les régions mondiales où les changements liés au réchauffement climatique se manifestent de manière particulière et souvent spectaculaire. Notre capacité actuelle à comprendre les modes naturels de la variabilité climatique dans ces zones, ainsi que les impacts directs ou indirects de l'activité anthropique sur ces modes, reste encore relativement limitée. Ainsi, la nappe glaciaire Antarctique et ses composantes (atmosphère, océan, glace de mer) restent encore mal représentées dans les modèles climatiques actuels, contribuant notamment à de fortes incertitudes sur les projections climatiques futures et l'évolution associée du niveau des océans. La poursuite des études sur l'équilibre ou non (et l'évolution future) du bilan de masse (surface et total) des différents secteurs du continent Antarctique, par rapport au réchauffement climatique actuel, s'avère donc primordiale. Dans le cadre de ce manuscrit, je propose de contribuer à réduire les incertitudes du Bilan de Masse de Surface (BMS) Antarctique, permettant d'aborder une optimisation de la cartographie actuelle de ce dernier que ce soit avec les modèles climatiques ou les cartes d'interpolation de BMS The study of the cryosphere, which is one of the main active component in the global climate system, including global sea level, represents a major interest in the understanding of the current climatic changes. The polar zones are, at the moment, the world areas where the climatic changes appear in a spectacular way, and this reinforces the necessity of a better understanding of the total and surface mass balance of the ice sheets. Indeed, the Antarctic mass balance (surface and total), is not well known yet and is not correctly represented in current climatic models; this matter of fact contributes to strong uncertainties about future climate projection as well as associated potential contribution on sea level change. As a consequence, the continuation of studies on total and surface mass balance (and future change) in the different Antarctic regions, in response to the actual (and future climate), appears essential. In the framework of the present manuscript, I propose to reduce uncertainties in the Antarctic surface mass balance (SMB) estimates, inducing the possibility to optimize the reconstruction of the accumulation parameter over the continent with atmospheric general circulation (climatic) models and interpolation maps of in situ observations

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Quilcaille, Yann. "Retour sur les scénarios climatiques et d'émissions à l'aide d'un modèle compact du système Terre." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV041.

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Cette thèse met en perspective un ensemble d’éléments des scénarios socio-économiques sous l’angle de la modélisation du climat. Ces éléments contribuent à améliorer la compréhension de l’état actuel des sciences du climat en ce qui concerne les scénarios. En parallèle, ces éléments montrent le potentiel du récent modèle compact du système Terre OSCAR v2.2.Le premier élément concerne l’incertitude des émissions. Bien que les inventaires d’émissions soient incertains, nous ignorons dans quelle mesure ces incertitudes affectent les projections climatiques. Nous quantifions cet impact pour les émissions des énergies fossiles, la principale cause du changement climatique. Nous montrons que ces incertitudes dans les émissions sont amenées à augmenter avec l’utilisation des énergies fossiles non-conventionnelles, mais qu’elles n’augmentent pas de manière significative l’incertitude dans les projections climatiques. Ceci est vrai pour la majeure partie des variables, comme l’augmentation de la température moyenne de surface, mais pas pour certaines qui sont d’intérêt pour la qualité de l’air.Le second élément est une analyse climatique des récents scénarios Shared Socio-Economic Pathways. Nous identifions des failles dans la base de données, que nous comblons. Sur cette base, nous calculons les projections climatiques des scénarios SSP. Nous montrons la présence d’incohérence dans l’utilisation des émissions CO2 dues à l’utilisation des terres (LUC) calculées par les modèles intégrés (IAMs) et des variables associées à l’utilisation des terres. Nous identifions des compromis dans les réductions d’émissions pour l’atténuation du changement climatique. Nous réévaluons de manière plus robuste les budgets carbone. Les incertitudes dans les élévations de températures sont examinées en détail.Le troisième élément concerne les émissions négatives. La plupart des scénarios qui limitent le changement climatique bien en dessous de 2°C par rapport au préindustriel, respectant ainsi l’Accord de Paris, utilisent des émissions négatives. A l’aide d’une version développée de OSCAR v2.2, nous calculons les implications pour le système Terre de plusieurs aspects des techniques d’absorption de dioxyde de carbone (CDR). Nous identifions les réversibilités des différentes parties du système terre, et évaluons le potentiel de refroidissement de ces techniques. Nous montrons aussi que la reforestation pourrait être moins apte à atténuer le changement climatique, du fait du changement dans l’albedo de surface. Par ailleurs, le potentiel d’alcalinisation des eaux de surfaces pour atténuer le changement climatique pourrait être inférieur à celui initialement estimé.Dans l’ensemble, cette thèse identifie des défauts dans le développement actuel des scénarios. Certains ne constituent pas un problème pour les projections climatiques, comme les incertitudes dans le calcul des émissions. D’autres nécessitent une attention particulière, comme le calcul des émissions CO2 dues au LUC par les IAMs ou l’éventuelle surestimation des capacités des techniques de CDR. Ce travail renforce l’urgence du besoin d’atténuation du changement climatique This thesis puts into perspective different elements of socio-economic scenarios from a climate change modelling point of view. These elements contribute at improving the comprehension of the current state of climate sciences regarding the scenarios. In the meantime, these elements demonstrate the potential of the recent reduced-form Earth System Model OSCAR v2.2.The first element concerns the uncertainty of emissions. Although emission inventories are uncertain, we ignore what impact on climate change have these uncertainties. We quantify this impact for fossil-fuel emissions, the major contributor to climate change. We show that the uncertainties in emissions are expected to increase with the use of non-conventional fuels, but that they do not increase significantly the uncertainty from Earth system modelling in variables, such as the increase in global surface temperature.The second element is a climate assessment of the recent Shared Socio-economic Pathways (SSP) scenarios. We identify loopholes in the SSP database, and we complete it to calculate the climate projections under these scenarios. Our conclusions suggest inconsistencies in CO2 emissions from Land Use Change (LUC) calculated by the Integrated Assessment Models and in the associated land variables. We identify trade-offs between greenhouse gases in the mitigation of climate change. Using a robust assessment, new carbon budgets are proposed. The uncertainties in increases in global surface temperature are discussed.The third element concerns the negative emissions. Most climate scenarios limiting global warming well below 2°C above preindustrial levels, thus respecting the Paris Agreement, use negative emissions. Using a developed version of OSCAR v2.2, we evaluate the implications for the Earth system of different aspects of different Carbon Dioxide Removal (CDR) technologies. We identify the reversibility in the different components of the Earth system and calculate the cooling potential of carbon dioxide removal technologies. We also show that the potential of afforestation/reforestation techniques may be impeded by the change in albedo, and that the potential of oceanic enhanced weathering may be lower than expected.Overall, this thesis identifies loopholes in the current development of scenarios. Some do not hinder current conclusions regarding climate change, such as the uncertainties in emission inventories. Others call for further analysis, such as the inconsistencies in the use of CO2 emissions from LUC or the eventual overestimation of the potential of some CDR technologies. It emphasizes the need for an urgent mitigation of climate change

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Fléchon, Elsa. "Définition d'un modèle unifié pour la simulation physique adaptative avec changements topologiques." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10284/document.

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Abstract:

Les travaux réalisés pendant mon doctorat répondent à la problématique de la simulation physique, en temps interactif, du comportement d'objets déformables soumis à des changements topologiques. Mes travaux ont abouti à la définition d'un nouveau modèle unifié couplant un modèle topologique complet et un modèle physique, pour la simulation physique d'objets déformables décomposés en éléments surfaciques comme volumiques, tout en réalisant pendant cette simulation des changements topologiques comme la découpe ou la subdivision locale d'un élément du maillage. Cette dernière opération a permis de proposer une méthode adaptative où les éléments du maillage sont raffinés selon un critère géométrique au cours de la simulation. Nous avons fait le choix des cartes combinatoires et plus particulièrement celui des complexes cellulaires linéaires, comme modèle topologique de notre modèle unifié. Ils ont l'avantage d'être génériques par rapport à la dimension de l'objet représenté mais également par rapport à la topologie des cellules en lesquelles l'objet est décomposé. Le système masses-ressort a, quant à lui, été choisi comme modèle physique de notre modèle unifié. L'avantage de ce dernier réside dans la simplicité de ses équations, son implémentation intuitive, son interactivité et sa facilité à gérer les changements topologiques. Enfin, la définition d'un modèle unifié nous a permis de proposer un modèle évitant la redondance d'informations et facilitant la mise à jour de ces dernières suite à des changements topologiques The work made during my PhD, respond to the problematic of physical simulation of the behavior of deformable objects subject to topological changes in interactive time. My work resulted in the definition of a new unified model coupling a complete topological model and a physical model for physical simulation of deformable objects decomposed in surface as volume elements, while performing during this simulation topological changes such as cutting or subdivision local of a mesh element. This operation allowed us to propose an adaptive method where mesh elements are refined during the simulation according to a geometric criterion. For the topological model of our unified model, we made the choice of combinatorial maps and more particularly linear cellular complexes. Their main advantage of the latter is the simplicity of its equations, its intuitive implementation, its interactivity and its ease to handle topological changes. Finally, the definition of a unified model allowed us to propose a model avoiding duplication of information and facilitate the update after topological changes

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Vo, Ngoc Duong. "Modélisation hydrologique déterministe pour l'évaluation des risques d'inondation et le changement du climat en grand bassin versant. Application au bassin versant de Vu Gia Thu Bon, Viet Nam." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4056/document.

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Abstract:

Le changement climatique dû à l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre est considéré comme l'un des principaux défis pour les êtres humains dans 21ème siècle. Il conduira à des changements dans les précipitations, l'humidité atmosphérique, augmentation de l'évaporation et probablement augmenter la fréquence des événements extrêmes. Les conséquences de ces phénomènes auront une influence sur de nombreux aspects de la société humaine. Donc, il y a une nécessité d'avoir une estimation robuste et précise de la variation des facteurs naturels dus au changement climatique, au moins dans les événements de cycle et d'inondation hydrologiques pour fournir une base solide pour atténuer les impacts du changement climatique et s'adapter à ces défis. Le but de cette étude est de présenter une méthodologie pour évaluer les impacts de différents scénarios de changement climatique sur une zone inondable du bassin de la rivière côtière dans la région centrale du Viet Nam - bassin versant de Vu Gia Thu Bon. Les simulations hydrologiques sont basées sur un modèle hydrologique déterministe validé qui intègre la géologie, les sols, la topographie, les systèmes fluviaux et les variables climatiques. Le climat de la journée présente, sur la période de 1991-2010 a été raisonnablement simulée par le modèle hydrologique. Climat futur (2091-2100) information a été obtenue à partir d'une réduction d'échelle dynamique des modèles climatiques mondiaux. L'étude analyse également les changements dans la dynamique des inondations de la région de l'étude, le changement hydrologique et les incertitudes du changement climatique simulation Climate change due to the increase of greenhouse gas emissions is considered to be one of the major challenges to mankind in the 21st century. It will lead to changes in precipitation, atmospheric moisture, increase in evaporation and probably a higher frequency of extreme events. The consequences of these phenomena will have an influence on many aspects of human society. Particularly at river deltas, coastal regions and developing countries, the impacts of climate change to socio-economic development become more serious. So there is a need for a robust and accurate estimation of the variation of natural factors due to climate change, at least in the hydrological cycle and flooding events to provide a strong basis for mitigating the impacts of climate change and to adapt to these challenges. The aim of this study is to present a methodology to assess the impacts of different climate change scenarios on a flood prone area of a coastal river basin in the central region of Viet Nam – Vu Gia Thu Bon catchment. The hydrological simulations are based on a validated deterministic hydrological model which integrates geology, soil, topography, river systems and climate variables. The present day climate, over the period of 1991-2010 was reasonably simulated by the hydrological model. Future climate (2091-2100) information was obtained from a dynamical downscaling of the global climate models. The study also analyzes the changes in the flood dynamics of the study region, the hydrological shift and the uncertainties of climate change simulation

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Jouan, David. "Evolution de la variabilité de la fréquence et de l'intensité des tempêtes en Europe de l'Ouest." Rennes 2, 2005. http://www.theses.fr/2005REN20030.

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Abstract:

Dans le contexte du réchauffement climatique, ce travail étudie l'évolution de la fréquence et de l'intensité des événements extrêmes de vent fort. L'objectif de cette étude est d'établir une relation fonctionnelle entre la vitesse du vent observée près du sol et la configuration locale du champ de tourbillon à 850 hPa, à l'aide d'une ACP. Ensuite une méthode de régression multiple est employée pour désagréger le vent en surface. Les valeurs extrêmes de retour sur 50 ans sont ensuite calculées par une loi de Gumbel. Les résultats du modèle de désagrégation ainsi que les valeurs extrêmes de retour donnent de bons résultats dans la partie Nord de la France, mais sont sous-estimées dans la partie Sud. Cette méthode est ensuite appliquée à la simulation de climat actuel du modèle Arpège-Climat de Météo-France. La comparaison modèle- observations indique que le nombre ainsi que l'intensité des dépressions sont sous-estimées par le modèle, particulièrement en Méditerranée, même si les structures spatiales des dépressions sont bien reproduites In the context of global warming, this study focuses on the variation of the storm activity in term of intensity and frequency. In this work, a relationship is establish between wind speeds at ground level and parameters that characterize the structure of the vorticity fields at 850hPa level by using a PCA. The transfer's relationship is then found by applying a classical Multiple Regression. The Gumbel distribution is used to assess the 50-year return period. This downscaling model results and the return period of extreme winds results are in accordance with observation data in the North part of France, but are underestimated in the South part. These relations are then implemented to present climate scenario of ARPEGE, the Atmospheric General Circulation Model (AGCM) of Météo-France. Comparing results from present climate scenario and observations data indicates that the number and the intensity of cyclones are underestimated by the model, especially over the Mediterranean region, but the spatial pattern is in accordance with observations

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Botsyun, Svetlana. "Modélisation de l'impact de l'évolution tectonique himalayennes et tibétaines sur le climat et les isotopes stable de l'oxygène au Cénozoïque." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV006/document.

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Abstract:

La vitesse de surrection du l’Himalaya et du plateau tibétain tout au long du Cénozoïque reste encore aujourd’hui largement débattue. L’analyse des isotopes stables de l’oxygène pour reconstruire les paléo-altitudes est considérée comme une technique très efficace et a été largement utilisée. Néanmoins, cette méthode a deux limites principales: 1) les relations entre δ18O et climat ne sont pas bien établies et 2) le climat Cénozoïque en Asie est mal contraint. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le lien entre la surrection des montagnes, les changements climatiques associés et le δ18O dans la paléo-précipitation. Nous utilisons le modèle de circulation générale atmosphérique isotopique LMDZ-iso. Nos simulations climatiques montrent que le retrait de la Paratéthys, le déplacement latitudinal de l’Inde et l’altitude du plateau tibétain contrôlent les précipitations et la variabilité de la mousson en Asie. Afin de comprendre où et comment ces changements climatiques liés à la surrection des montagnes affectent le δ18O, nous avons proposé une expression théorique de la composition isotopique des précipitations fondée sur la distillation de Rayleigh. Nous avons montré que seulement 40 % des sites échantillonnés de l’Himalaya et du plateau tibétain contiennent une signature isotopique représentant la topographie. Les résultats obtenus dans cette étude montrent que l’Himalaya pourrait avoir atteint son altitude actuelle plus tardivement que précédemment proposé. Des conditions aux limites réalistes nous permettent de reconstruire le δ18O des paléo-précipitations pour quatre époques du Cénozoïque (55, 42, 30 et 15 Ma). Dans la mesure où les reconstructions des paléo-altitudes sont particulièrement controversées pour les premières étapes de l’évolution du plateau tibétain, nous avons ensuite approfondi notre étude en nous focalisant sur l’Eocène (en utilisant une paléogéographie qui correspond à 42 Ma). Pour ce cas, nous montrons que le δ18O des précipitations est insensible à l’altitude en Asie, tandis que le δ18O dans les archives naturelles (carbonates) enregistre le signal de la paléo-élévation puisque le fractionnement entre la calcite et l’eau est sensible à la température, qui elle-même dépend en partie de l’altitude. La comparaison du δ18O simulé pour l’Eocène avec les données du δ18O mesuré dans les carbonates suggère que, pendant l’Eocène, l’Himalaya et le plateau tibétain n’avaient pas encore atteint leur élévation actuelle (> 3000 m) The timing and rate of surface elevations of the Himalayas and the Tibetan Plateau remain controversial and their impact on Asian climate and the onset of monsoon systems in this area is highly debated. Stable oxygen paleoaltimetry is considered to be a very efficient and widely applied technique, but has limitations from two sides: 1) the link between stable oxygen composition of precipitation and climate is not well established, 2) Cenozoic climate over Asia is poorly reconstructed. With a purpose of filling the gap in our knowledge of climate variability over Asia during the Cenozoic, we use the isotope-enabled atmospheric general circulation model LMDZ-iso to understand the links between the growth of mountains, associated climate changes and δ18O in paleo-precipitation. Our results show a significant influence of the Paratethys retreat, the latitudinal displacement of India and the height of the Tibetan Plateau on Asian hydrological cycle. For the purpose of understanding where and how the climatic changes linked with the growth of mountains affect δ18O in precipitation, we develop a theoretical expression for the precipitation composition based on the Rayleigh distillation and show that only 40% of sampled sites for paleoaltimetry depict signal attributed to topography changes. We conclude that the Himalayas may have attained their current elevation later than expected. Realistic Cenozoic boundary conditions allow us reconstructing δ18O in paleoprecipitation for several periods during the Cenozoic (for 55 Ma, 42 Ma, 30 Ma and 15 Ma). The focus has been put on the Eocene (42 Ma), since paleoelevation reconstructions are particularly controversial for this time. We show that Eocene precipitation δ18O is rather insensitive to topographic height in Asia. However, carbonate δ18O still records paleo-elevation because the fractionation between calcite and water is sensitive to temperature, which partly depends on altitude. Comparison of simulated Eocene δ18O patterns with data from the carbonate archives suggest that the Himalayas and the Tibetan Plateau did not reach present-day (> 3000 m) elevations during the Eocene

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Bourgeois, Timothée. "Effets des perturbations anthropiques sur la biogéochimie dans l'océan côtier à l'échelle globale." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV015/document.

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Abstract:

L'océan côtier subit la convergence de nombreuses perturbations anthropiques, avec le changement climatique en première ligne. Le réchauffement, l'acidification de l'océan, l'eutrophisation et la désoxygénation se combinent en menaçant les écosystèmes côtiers et les activités humaines associées. Malheureusement, la très forte hétérogénéité spatiale et temporelle de l'océan côtier limite la compréhension des processus biogéochimiques impliqués et leurs réponses face aux perturbations anthropiques. Les bases de données actuelles d'observations côtières sont encore insuffisantes et les modèles biogéochimiques océaniques globaux ont longtemps été inadaptés à l'étude de l'océan côtier global. En effet, la résolution spatiale de ces modèles était trop grossière pour résoudre de manière pertinente les processus de petites échelles. L'augmentation de la puissance de calcul des supercalculateurs permet l'utilisation de grilles de modèle plus fines adaptées à l'étude de l'océan côtier. Dans cette thèse, nous proposons d'étudier l'évolution au cours des dernières décennies de la biogéochimie de l'océan côtier à l'échelle globale à l'aide du modèle couplé physique-biogéochimie NEMO-PISCES. Après une évaluation de la représentation globale de la biogéochimie côtière et du cycle du carbone côtier dans notre modèle océanique, nous estimons le rôle actuel de l'océan côtier dans l'absorption océanique de carbone anthropique et nous étudions l'impact de la perturbation anthropique des apports fluviaux sur la biogéochimie côtière. En utilisant 3 grilles de résolutions spatiales différentes (200 km, 50 km et 25 km), il a été estimé que l'utilisation de la grille de 50 km représente le meilleur compromis entre les trois résolutions testées et que le passage à 25 km ne montre pas d'améliorations significatives des champs biogéochimiques côtiers évalués. Après cette première évaluation, le puits de carbone anthropique de l'océan côtier a été estimé pour la première fois à partir d'un modèle 3D global. L'océan côtier absorberait ainsi seulement 4,5 % du carbone anthropique absorbé par l'océan global pour la période 1993-2012 alors qu'il représente 7,5 % de la surface océanique globale. L'absorption côtière est réduite par l'export limité du carbone anthropique vers l'océan ouvert ne permettant pas de réduire la concentration moyenne de carbone anthropique des eaux côtières au niveau de celle de la couche de mélange de l'océan ouvert. Enfin, les effets de la perturbation anthropique des apports fluviaux sur la biogéochimie côtière ont été jugés limités quant intégrés à l'échelle côtière globale. Cependant, ces perturbations sont très contrastées régionalement. La mer du Nord présente des variations biogéochimiques mineures du fait de la tendance locale modérée appliquée aux apports fluviaux en nutriments, comparée à la mer de Chine de l'Est où la forte augmentation des apports fluviaux provoque d'importants phénomènes de désoxygénation et d'acidification The coastal ocean suffers from the convergence of multiple anthropogenic stressors with climate change at the forefront. Combined stresses from global warming, ocean acidification, eutrophication and deoxygenation threaten coastal ecosystems and thus their services that humans rely on. Unfortunately, the coastal ocean's large spatiotemporal heterogeneity limits our understanding of the biogeochemical processes involved and their responses to anthropogenic perturbations. The current database of coastal observations remains insufficient, and global biogeochemical ocean models have long been inadequate to the study of the global coastal ocean. Indeed, the spatial resolution of these models has been too coarse to resolve key small-scale coastal processes. However, continual improvements in computational resources now allow global simulations to be made with sufficiently high model resolution that begins to be suitable for coastal ocean studies. In this thesis, we propose to study the evolution of the coastal ocean biogeochemistry at the global scale over recent decades using higher resolution versions of the global physical-biogeochemical model NEMO-PISCES. After evaluating of the global representation of the coastal biogeochemistry in this ocean model, we estimate the current role of the coastal ocean in the ocean uptake of anthropogenic carbon and we study the impact of the anthropogenically driven changes in riverine inputs on the coastal biogeochemistry. From simulations made at 3 different spatial resolutions (200 km, 50 km, 25 km), we esteem that the 50-km model grid offers the best compromise between quality of results and computational cost. The upgrade to 25 km does not appear to provide significant improvement in model skill of simulating coastal biogeochemical fields. After evaluating the model, we provide an estimate of the coastal-ocean sink of anthropogenic carbon, the first study to do so with a global 3-D model. In our simulation, the coastal zone absorbs only 4.5% of the anthropogenic carbon taken up by the global ocean during 1993-2012, less than the 7.5% proportion of coastal-to-global-ocean surface areas. Coastal uptake is weakened due to a bottleneck in offshore transport, which is inadequate to reduce the mean anthropogenic carbon concentration of coastal waters to the average level found in the open-ocean mixed layer. Finally, the anthropogenic perturbation in riverine delivery of nutrients to the ocean has limited impact on the coastal carbon cycle when integrated across all coastal regions, but locally it can induce sharp biogeochemical contrasts. For example, the North Sea shows minor biogeochemical changes following the moderate local trend in nutrient riverine inputs, which is in dramatic contrast to the East China Sea where extensive deoxygenation and acidification are driven by sharp increases in riverine nutrient inputs

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Hamisultane, Hélène. "Evaluation des dérivés climatiques sur degrés-jours." Phd thesis, Université de Nanterre - Paris X, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00283848.

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Abstract:

L'introduction sur le marché financier du premier dérivé climatique portant sur les degrés-jours en 1997 aux Etats-Unis, a donné lieu à un nombre important de travaux sur la valorisation des instruments climatiques et sur la modélisation de la température moyenne journalière. Cependant, aucune étude conjointe de l'ensemble des approches d'évaluation et des représentations de la température suggérées dans la littérature n'avait été menée jusqu'à présent sur le plan empirique. Nous nous sommes donc proposés dans la présente thèse de calculer les prix des contrats à terme et des options d'achat climatiques à partir des méthodes en l'absence d'arbitrage, actuarielle et fondée sur la consommation. Nous nous sommes particulièrement intéressés au calcul des prix des contrats sur les degrés-jours des villes de Chicago, de Cincinnati et de New York pour lesquelles nous avions constaté des transactions fréquentes sur le Chicago Mercantile Exchange. L'analyse conjointe des cours estimés des contrats à terme climatiques à partir des différentes méthodologies d'évaluation a montré que le calibrage des modèles d'évaluation était nécessaire pour obtenir des prévisions de prix proches des cotations et plus particulièrement de la réalisation réelle de l'indice des degrés-jours à l'échéance.

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Luu, Nhat Linh. "The role of human-induced climate change on extreme convective precipitation events in the south of France : a high-resolution model simulation approach." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASV018.

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Abstract:

La zone France-Méditerranée est fréquemment exposée à de fortes précipitations en automne dont l'accumulation quotidienne peut parfois dépasser 300 millimètres. Quelques études montrent une tendance à l'augmentation de la fréquence et de l'intensité de ces événements (par exemple Vautard et al., 2015 ; Ribes et al., 2019). Cependant, une attribution formelle des événements extrêmes qui lie ces changements au changement climatique induit par l'homme pour cette région n'a jamais été faite. Ce sujet de thèse vise à quantifier le rôle du changement climatique induit par l'homme dans l'altération des propriétés statistiques des précipitations convectives extrêmes survenant sur la région France-Méditerranée, en se concentrant sur la chaîne de montagnes des Cévennes et en utilisant pour la première fois une approche de modèle à haute résolution incluant un modèle permettant la convection. J'analyse d'abord l'ensemble EURO-CORDEX, qui comprend différentes combinaisons de modèles climatiques globaux et de modèles climatiques régionaux. Ensuite, j'ai effectué une série de simulations numériques avec le modèle WRF à une résolution permettant la convection. J'ai également comparé les simulations avec les observations et les ré-analyses à haute résolution. Les résultats montrent que les modèles régionaux peuvent reproduire des événements extrêmes de pluie convective avec une meilleure concordance avec les observations en augmentant leur résolution horizontale, en particulier à une résolution permettant la convection (environ 3 km). En utilisant ces simulations, je montre que le changement climatique induit par l'homme rend les précipitations quotidiennes et trihoraires sur 100 ans au moins deux fois plus probables dans le climat actuel. Les résultats suggèrent également la nécessité d'utiliser une approche multi-modèle pour réduire les incertitudes dans ce type d'étude d'impact The France-Mediterranean area is frequently exposed to heavy precipitation events in the autumn whose daily accumulation can sometimes exceed 300 millimeters. There are a few studies showing the increasing trend in the frequency and intensity of these events (e.g. Vautard et al., 2015; Ribes et al., 2019). However, a formal extreme event attribution that links those changes to human-induced climate change for this area has never been done. This PhD subject aims at quantifying the role of human-induced climate change in altering the statistical properties of extreme convective precipitation event occurring over the France-Mediterranean focusing on the Cevennes mountain range and using a high-resolution model approach including convection-permitting model for the first time. I first analyze the EURO-CORDEX ensemble, which includes different combinations of global climate models and regional climate models. Then I conducted a set of numerical simulations with the WRF model at a convection-permitting resolution. I also compared the simulations with observations and high-resolution re-analyses. The results show that regional models can reproduce extreme convective rainfall events with better agreement with observations by increasing their horizontal resolution, especially to convection-permitting resolution (approx. 3 km). By using these simulations, I show that human-induced climate change consistently makes the 100-year 3-hourly and daily precipitation event at least 2 times more likely under current climate. The results also suggest the need of using multi-model approach to reduce the uncertainties in this type of impact study

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Magand, Olivier. "Bilan de Masse de Surface Antarctique : Techniques de mesure et analyse critique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00374371.

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Abstract:

Les régions polaires représentent actuellement les régions mondiales où les changements liés au réchauffement climatique se manifestent de manière particulière et souvent spectaculaire. Notre capacité actuelle à comprendre les modes naturels de la variabilité climatique dans ces zones, ainsi que les impacts directs ou indirects de l'activité anthropique sur ces modes, reste encore relativement limitée. Ainsi, la nappe glaciaire Antarctique et ses composantes (atmosphère, océan, glace de mer) restent encore mal représentées dans les modèles climatiques actuels, contribuant notamment à de fortes incertitudes sur les projections climatiques futures et l'évolution associée du niveau des océans. La poursuite des études sur l'équilibre ou non (et l'évolution future) du bilan de masse (surface et total) des différents secteurs du continent Antarctique, par rapport au réchauffement climatique actuel, s'avère donc primordiale. Dans le cadre de ce manuscrit, je propose de contribuer à réduire les incertitudes du Bilan de Masse de Surface (BMS) Antarctique, permettant d'aborder une optimisation de la cartographie actuelle de ce dernier que ce soit avec les modèles climatiques ou les cartes d'interpolation de BMS.

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Quilcaille, Yann. "Retour sur les scénarios climatiques et d'émissions à l'aide d'un modèle compact du système Terre." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV041/document.

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Abstract:

Cette thèse met en perspective un ensemble d’éléments des scénarios socio-économiques sous l’angle de la modélisation du climat. Ces éléments contribuent à améliorer la compréhension de l’état actuel des sciences du climat en ce qui concerne les scénarios. En parallèle, ces éléments montrent le potentiel du récent modèle compact du système Terre OSCAR v2.2.Le premier élément concerne l’incertitude des émissions. Bien que les inventaires d’émissions soient incertains, nous ignorons dans quelle mesure ces incertitudes affectent les projections climatiques. Nous quantifions cet impact pour les émissions des énergies fossiles, la principale cause du changement climatique. Nous montrons que ces incertitudes dans les émissions sont amenées à augmenter avec l’utilisation des énergies fossiles non-conventionnelles, mais qu’elles n’augmentent pas de manière significative l’incertitude dans les projections climatiques. Ceci est vrai pour la majeure partie des variables, comme l’augmentation de la température moyenne de surface, mais pas pour certaines qui sont d’intérêt pour la qualité de l’air.Le second élément est une analyse climatique des récents scénarios Shared Socio-Economic Pathways. Nous identifions des failles dans la base de données, que nous comblons. Sur cette base, nous calculons les projections climatiques des scénarios SSP. Nous montrons la présence d’incohérence dans l’utilisation des émissions CO2 dues à l’utilisation des terres (LUC) calculées par les modèles intégrés (IAMs) et des variables associées à l’utilisation des terres. Nous identifions des compromis dans les réductions d’émissions pour l’atténuation du changement climatique. Nous réévaluons de manière plus robuste les budgets carbone. Les incertitudes dans les élévations de températures sont examinées en détail.Le troisième élément concerne les émissions négatives. La plupart des scénarios qui limitent le changement climatique bien en dessous de 2°C par rapport au préindustriel, respectant ainsi l’Accord de Paris, utilisent des émissions négatives. A l’aide d’une version développée de OSCAR v2.2, nous calculons les implications pour le système Terre de plusieurs aspects des techniques d’absorption de dioxyde de carbone (CDR). Nous identifions les réversibilités des différentes parties du système terre, et évaluons le potentiel de refroidissement de ces techniques. Nous montrons aussi que la reforestation pourrait être moins apte à atténuer le changement climatique, du fait du changement dans l’albedo de surface. Par ailleurs, le potentiel d’alcalinisation des eaux de surfaces pour atténuer le changement climatique pourrait être inférieur à celui initialement estimé.Dans l’ensemble, cette thèse identifie des défauts dans le développement actuel des scénarios. Certains ne constituent pas un problème pour les projections climatiques, comme les incertitudes dans le calcul des émissions. D’autres nécessitent une attention particulière, comme le calcul des émissions CO2 dues au LUC par les IAMs ou l’éventuelle surestimation des capacités des techniques de CDR. Ce travail renforce l’urgence du besoin d’atténuation du changement climatique This thesis puts into perspective different elements of socio-economic scenarios from a climate change modelling point of view. These elements contribute at improving the comprehension of the current state of climate sciences regarding the scenarios. In the meantime, these elements demonstrate the potential of the recent reduced-form Earth System Model OSCAR v2.2.The first element concerns the uncertainty of emissions. Although emission inventories are uncertain, we ignore what impact on climate change have these uncertainties. We quantify this impact for fossil-fuel emissions, the major contributor to climate change. We show that the uncertainties in emissions are expected to increase with the use of non-conventional fuels, but that they do not increase significantly the uncertainty from Earth system modelling in variables, such as the increase in global surface temperature.The second element is a climate assessment of the recent Shared Socio-economic Pathways (SSP) scenarios. We identify loopholes in the SSP database, and we complete it to calculate the climate projections under these scenarios. Our conclusions suggest inconsistencies in CO2 emissions from Land Use Change (LUC) calculated by the Integrated Assessment Models and in the associated land variables. We identify trade-offs between greenhouse gases in the mitigation of climate change. Using a robust assessment, new carbon budgets are proposed. The uncertainties in increases in global surface temperature are discussed.The third element concerns the negative emissions. Most climate scenarios limiting global warming well below 2°C above preindustrial levels, thus respecting the Paris Agreement, use negative emissions. Using a developed version of OSCAR v2.2, we evaluate the implications for the Earth system of different aspects of different Carbon Dioxide Removal (CDR) technologies. We identify the reversibility in the different components of the Earth system and calculate the cooling potential of carbon dioxide removal technologies. We also show that the potential of afforestation/reforestation techniques may be impeded by the change in albedo, and that the potential of oceanic enhanced weathering may be lower than expected.Overall, this thesis identifies loopholes in the current development of scenarios. Some do not hinder current conclusions regarding climate change, such as the uncertainties in emission inventories. Others call for further analysis, such as the inconsistencies in the use of CO2 emissions from LUC or the eventual overestimation of the potential of some CDR technologies. It emphasizes the need for an urgent mitigation of climate change

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Quintana, Seguí Pere. "Simulation hydrologique en région méditerranéenne avec SAFRAN-ISBA-MODCOU : amélioration de la physique et évaluation des risques dans le cadre du changement climatique." Phd thesis, Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/1804/.

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Abstract:

Le modèle SAFRAN-ISBA-MODCOU est évalué et sa physique améliorée. L'analyse météorologique SAFRAN est tout d'abord validée en détail. Le modèle de surface ISBA est ensuite modifié pour mieux décrire la conductivité hydraulique dans le sol. Une stratégie de calibration est définie et appliquée à l'échelle de la France. Le modèle amélioré est finalement utilisé pour évaluer les impacts du changement climatique en région méditerranéenne. Un scénario d'un modèle de climat régional est désagrégé en utilisant deux méthodes différentes. L'étude montre que les incertitudes liées à la désagrégation sont importantes. L'incertitude au modèle d'impact est moindre, mais doit être prise en compte pour les extrêmes. Dans cette région les débits extrêmes et, parfois, moyens, augmenteront pendant la première moitié du XXIe siècle. A la fin du siècle le scénario indique une baisse des débits moyens décroisent et une stabilité des débits extrêmes, ce qui conduit à une augmentation de la variabilité The SAFRAN-ISBA-MODCOU model is assessed and its physics are improved. The SAFRAN meteorological analysis is first validated in detail. The surface model ISBA is then modified to better describe the hydraulic conductivity in the soil. A strategy of calibration is defined and applied at the scale of France. The improved model is then used to assess the impacts of climate change in the Mediterranean region. A regional climate model is downscaled by two different methods. The study shows that the uncertainties related to the downscaling are important. Uncertainty related to the impact model is smaller, but must be taken into account for the extremes. In this region, the extremes of riverflows, and sometimes the means, will increase during the first half of the twenty-first century. At the end of the century, the scenario indicates a decline of the average of riverflows and the extremes will remain stable, leading to increased variability

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Feng, Yang. "Study of the climate variability and the role of volcanism in the North Atlantic-Mediterranean sector during the last millennium." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS038.

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Abstract:

La thèse vise à étudier le rôle du volcanisme ainsi ses impacts sur la variabilité climatique hivernale (spécialement l'ONA) dans le secteur Atlantique Nord-Méditerranée à l'échelle interannuelle. La première partie est consacrée à la caractérisation du signal d'ONA en hiver à la suite d'éruptions volcaniques stratosphériques grâce à trois simulations transitoires du dernier millénaire (500-1849 CE) par IPSL-CM6A-LR dans le cadre de PMIP4. La robustesse et la sensibilité de réponse liée à la latitude, la saison et la magnitude des éruptions sont ainsi explorées. La deuxième partie étend plus loin pour décrypter le mécanisme concernant différentes composantes radiatives du forçage volcanique (le refroidissement de la surface et le réchauffement du stratosphère). Le travail est axé sur trois 25-membres ensembles de simulation par IPSL-CM6A-LR suivant le protocole VolMIP sur l'éruption tropicale Mt. Pinatubo (Philippines, juin 1991), la meilleure observée. Les expériences de sensibilité indiquent que la signature d’ONA positive de surface dans nos expériences de modèle est principalement attribuée au réchauffement dans la basse stratosphère tropicale qui génère des vents zonaux subtropicaux plus forts à travers le bilan de vent thermique et accélère le vortex polaire. Les propagations d'ondes planétaires stationnaires jouent également des effets de modulations indispensables The PhD work aims at studying the role of volcanism in influencing winter climate variability (especially, NAO) over the North Atlantic-Mediterranean sector at inter-annual scale. The first part is devoted to characterizing the simulated NAO signal in winters following stratospheric volcanic eruptions using three long transient simulations of the past millennium (500-1849 CE) by IPSL-CM6A-LR in the frame of PMIP4. The robustness and sensitivity of the response related to the latitude, season and strength of the eruptions are also explored. The second part extends further to decrypt the physical mechanism regarding different components of volcanic radiative forcing (the surface cooling and stratospheric warming). The work focuses on three 25-members ensemble simulations by IPSL-CM6A-LR following the VolMIP protocol for the well observed Mt. Pinatubo tropical eruption (Philippines, June 1991). Sensitivity experiments indicate that the surface positive NAO signature in our model experiments is primarily attributable to heating in the lower tropical stratosphere which generates stronger subtropical zonal winds through the thermal wind balance and accelerates the polar vortex. Stationary planetary wave propagations are also playing indispensable modulations effects

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Monfort, Amélie. "Réception sociale des modes de gestion du risque de submersion marine : une approche d’évaluation de la simulation participative appliquée aux littoraux français métropolitains." Electronic Thesis or Diss., La Rochelle, 2023. http://www.theses.fr/2023LAROS014.

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Abstract:

En France, la gestion des risques côtiers suscite des débats sur les modes d’adaptation des littoraux au changement climatique. Celle-ci repose depuis les années 2010 sur la promotion de mesures alternatives à la défense dure, à travers les solutions douces et le recul stratégique des biens et des activités. Toutefois, ces mesures sont encore difficilement mises en œuvre par les acteurs locaux en raison de facteurs sociotechniques et institutionnels. L’originalité de cette thèse est d’interroger les conditions de « réception sociale » des mesures alternatives à travers une simulation participative durant laquelle les participants expérimentent différentes stratégies de gestion du risque de submersion marine. Celle-ci est fondée sur des archétypes de territoire et déployée en partenariat avec des structures de terrain. A partir de méthodes mixtes qui croisent le quantitatif et le qualitatif, les cadres du jeu et de la « réalité », l’approche territoriale au design, ce travail analyse de manière exploratoire la portée du dispositif sur les dynamiques de réception sociale de gestionnaires des risques locaux de différents territoires métropolitains. Nous étudions ainsi la pluralité des usages du dispositif par les partenaires pour mettre en œuvre voire valoriser des politiques locales sur la submersion ; les conditions offertes au débat et à l’expérimentation réflexive en fonction de l’ancrage territorial du dispositif ; les facteurs de réception des mesures, notamment liés aux échelles temporelles et au poids des configurations géographiques ; et les effets individuels du dispositif sur les représentations de la complexité, des stratégies de gestion et pour l’identification de leviers d’adaptation In France, coastal risk management is a central topic in discussions regarding the adaptation of coastal areas to climate change. Since the 2010s, this has been based on the promotion of alternative measures to hard defense, through soft solutions and the managed retreat of goods and activities. However, the implementation of these measures remains challenging for local stakeholders due to socio-technical and institutional factors. The originality of this thesis lies in examining the conditions of “social reception” of alternative measures, through a participatory simulation (PS) during which participants experiment with various strategies for managing the risk of coastal flooding. The PS is based on territorial archetypes and deployed in partnership with field organizations. Using a combination of quantitative and qualitative methods, game and “reality” frameworks, and a territorial approach to design, this study provides an exploratory analysis of how the PS influences the social reception dynamics among local risk managers in different metropolitan areas. We study the various ways in which the PS can be used by partners to implement or enhance local policies on coastal flooding and to explore the conditions offered for debate and reflexive experimentation according to the territorial anchoring of the PS. We examine the factors that influence the reception of measures, notably related to temporal scales and the weight of geographical configurations. Finally, we investigate the individual effects of the PS on representations of complexity, management strategies and the identification of adaptation levers

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Jézéquel, Aglaé. "Approches statistique et épistémologique de l'attribution d'événements extrêmes." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV055/document.

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Abstract:

Les événements extrêmes sont l'expression de la variabilité climatique naturelle. Puisque les émissions anthropiques affectent le climat mondial, il est naturel de se demander si les événements extrêmes observés récemment sont une manifestation du changement climatique. Cette thèse se propose de contribuer à la compréhension de l'influence du changement climatique anthropique sur les événements extrêmes observés, tout en évaluant si et comment cette information scientifique - et plus généralement, l'attribution d'événements extrêmes (AEE) - pourrait être utile à la société. Je propose des outils statistiques et j'utilise un ensemble d'entretiens qualitatifs pour répondre à ces questions.La partie statistique s'applique aux vagues de chaleur européennes. Je quantifie le rôle joué par la circulation atmosphérique dans l'intensité de quatre vagues de chaleur récente. Cette analyse s'appuie sur des analogues de circulations, qui identifient des jours ayant une circulation similaire à celle de l'événement étudié. Ensuite, je dissocie l'influence du changement climatique sur les processus dynamiques et non dynamiques menant aux vagues de chaleur. Je calcule des tendances sur l'occurrence de circulations favorisant les fortes chaleurs et sur la température pour une circulation fixée, pour les vagues de chaleur de 2003 en Europe de l'Ouest et de 2010 en Russie. Je trouve que la significativité des résultats dépend de l'événement étudié, ce qui montre l'intérêt de calculer des tendances pour des types de circulation atmosphérique précis.La partie épistémologique analyse les utilisations sociales potentielles de l'AEE. Je mesure comment elle pourrait informer les négociations internationales sur le climat, en particulier les pertes et préjudices, en réponse à des arguments de scientifiques dans ce sens. Je trouve que le seul rôle que l'AEE puisse jouer pour renforcer les pertes et préjudices est un rôle de sensibilisation des politiques, en marge du processus de négociations. Je compare également les motivations avancées par les scientifiques dans les entretiens avec les résultats existants sur l'utilité sociale de ce type d'information scientifique. Je montre que la pertinence sociale des résultats d'AEE est ambiguë, et qu'il y a un manque de données empiriques pour mieux comprendre comment différents acteurs s'approprient et réagissent à cette information Extreme events are an expression of natural climate variability. Since anthropogenic emissions affect global climate, it is natural to wonder whether recent observed extreme events are a manifestation of anthropogenic climate change. This thesis aims at contributing to the understanding of the influence of anthopogenic climate change on observed extreme events, while assessing whether and how this scientific information - and more generally, the science of extreme event attribution (EEA) - could be useful for society. I propose statistical tools to achieve the former, while relying on qualitative interviews for the latter.The statistical part focuses on European heatwaves. I quantify the role played by the atmospheric circulation in the intensity of four recent heatwaves. This analysis is based on flow analogues, which identify days with a similar circulation pattern than the event of interest. I then disentangle the influence of climate change on the dynamical and non-dynamical processes leading to heatwaves. I calculate trends in the occurrence of circulation patterns leading to high temperatures and trends in temperature for a fixed circulation pattern, applied to the 2003 Western Europe and 2010 Russia heatwaves. I find that the significance of the results depend on the event of interest, highlighting the value of calculating trends for very specific types of circulation.The epistemological part evaluates the potential social uses of extreme event attribution. I assess how it could inform international climate negotiations, more specifically loss and damage, in response to a number of claims from scientists going in this direction. I find that the only potential role EEA could play to boost the loss and damage agenda would be to raise awareness for policy makers, aside from the negotiation process itself. I also evaluate how the different motivations stated by EEA scientists in interviews fare compared to the existing evidence on social use of this type of scientific information. I show that the social relevance of EEA results is ambiguous, and that there is a lack of empirical data to better understand how different non-scientific stakeholders react and appropriate EEA information

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Dinh, Thi Lan Anh. "Crop yield simulation using statistical and machine learning models. From the monitoring to the seasonal and climate forecasting." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS425.

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Abstract:

La météo et le climat ont un impact important sur les rendements agricoles. De nombreuses études basées sur différentes approches ont été réalisées pour mesurer cet impact. Cette thèse se concentre sur les modèles statistiques pour mesurer la sensibilité des cultures aux conditions météorologiques sur la base des enregistrements historiques. Lors de l'utilisation d'un modèle statistique, une difficulté critique survient lorsque les données sont rares, ce qui est souvent le cas pour la modélisation des cultures. Il y a un risque élevé de sur-apprentissage si le modèle n'est pas développé avec certaine précautions. Ainsi, la validation et le choix du modèle sont deux préoccupations majeures de cette thèse. Deux approches statistiques sont développées. La première utilise la régression linéaire avec régularisation et validation croisée (c.-à.-d. leave-one-out ou LOO), appliquée au café robusta dans la principale région productrice de café du Vietnam. Le café est une culture rémunératrice, sensible aux intempéries, et qui a une phénologie très complexe en raison de sa nature pérenne. Les résultats suggèrent que les informations sur les précipitations et la température peuvent être utilisées pour prévoir l'anomalie de rendement avec une anticipation de 3 à 6 mois selon la région. Les estimations du rendement du robusta à la fin de la saison montrent que les conditions météorologiques expliquent jusqu'à 36 % des anomalies de rendement historiques. Cette première approche de validation par LOO est largement utilisée dans la littérature, mais elle peut être mal utilisé pour de nombreuses raisons : elle est technique, mal interprétée et nécessite de l'expérience. Une alternative, l'approche “leave-two-out nested cross-validation” (ou LTO), est proposée pour choisir le modèle approprié, évaluer sa véritable capacité de généralisation et choisir la complexité du modèle optimale. Cette méthode est sophistiquée mais simple. Nous démontrons son applicabilité pour le café robusta au Vietnam et le maïs en France. Dans les deux cas, un modèle plus simple avec moins de prédicteurs potentiels et d'entrées est plus approprié. Utiliser uniquement la méthode LOO peut être très trompeur car cela encourage à choisir un modèle qui sur-apprend les données de manière indirecte. L'approche LTO est également utile dans les applications de prévision saisonnière. Les estimations de rendement du maïs en fin de saison suggèrent que les conditions météorologiques peuvent expliquer plus de 40 % de la variabilité de l'anomalie de rendement en France. Les impacts du changement climatique sur la production de café au Brésil et au Vietnam sont également étudiés à l'aide de simulations climatiques et de modèles d'impact ou “suitability models”. Les données climatiques sont cependant biaisées par rapport au climat réel. De nombreuses méthodes de “correction de biais” (appelées ici “calibration”) ont été introduites pour corriger ces biais. Une présentation critique et détaillée de ces calibrations dans la littérature est fournie pour mieux comprendre les hypothèses, les propriétés et les objectifs d'application de chaque méthode. Les simulations climatiques sont ensuite calibrées par une méthode basée sur les quantiles avant d'être utilisées sur nos modèles d'impact. Ces modèles sont développés sur la base des données de recensement des zones caféières, et les variables climatiques potentielles sont basées sur un examen des études précédentes utilisant des modèles d'impact pour le café et des recommandations d'experts. Les résultats montrent que les zones propices à l'arabica au Brésil pourraient diminuer d'environ 26 % d'ici le milieu du siècle dans le scénario à fortes émissions, les régions compatibles avec la culture du robusta vietnamien pourraient quant à elle diminué d'environ 60 %. Les impacts sont significatifs à basse altitude pour les deux types de café, suggérant des déplacements potentiels de la production vers des endroits plus élevés Weather and climate strongly impact crop yields. Many studies based on different techniques have been done to measure this impact. This thesis focuses on statistical models to measure the sensitivity of crops to weather conditions based on historical records. When using a statistical model, a critical difficulty arises when data is scarce, which is often the case with statistical crop modelling. There is a high risk of overfitting if the model development is not done carefully. Thus, careful validation and selection of statistical models are major concerns of this thesis. Two statistical approaches are developed. The first one uses linear regression with regularization and leave-one-out cross-validation (or LOO), applied to Robusta coffee in the main coffee-producing area of Vietnam (i.e. the Central Highlands). Coffee is a valuable commodity crop, sensitive to weather, and has a very complex phenology due to its perennial nature. Results suggest that precipitation and temperature information can be used to forecast the yield anomaly with 3–6 months' anticipation depending on the location. Estimates of Robusta yield at the end of the season show that weather explains up to 36 % of historical yield anomalies. The first approach using LOO is widely used in the literature; however, it can be misused for many reasons: it is technical, misinterpreted, and requires experience. As an alternative, the “leave-two-out nested cross-validation” (or LTO) approach, is proposed to choose the suitable model and assess its true generalization ability. This method is sophisticated but straightforward; its benefits are demonstrated for Robusta coffee in Vietnam and grain maize in France. In both cases, a simpler model with fewer potential predictors and inputs is more appropriate. Using only the LOO method, without any regularization, can be highly misleading as it encourages choosing a model that overfits the data in an indirect way. The LTO approach is also useful in seasonal forecasting applications. The end-of-season grain maize yield estimates suggest that weather can account for more than 40 % of the variability in yield anomaly. Climate change's impacts on coffee production in Brazil and Vietnam are also studied using climate simulations and suitability models. Climate data are, however, biased compared to the real-world climate. Therefore, many “bias correction” methods (called here instead “calibration”) have been introduced to correct these biases. An up-to-date review of the available methods is provided to better understand each method's assumptions, properties, and applicative purposes. The climate simulations are then calibrated by a quantile-based method before being used in the suitability models. The suitability models are developed based on census data of coffee areas, and potential climate variables are based on a review of previous studies using impact models for coffee and expert recommendations. Results show that suitable arabica areas in Brazil could decrease by about 26 % by the mid-century in the high-emissions scenario, while the decrease is surprisingly high for Vietnamese Robusta coffee (≈ 60 %). Impacts are significant at low elevations for both coffee types, suggesting potential shifts in production to higher locations. The used statistical approaches, especially the LTO technique, can contribute to the development of crop modelling. They can be applied to a complex perennial crop like coffee or more industrialized annual crops like grain maize. They can be used in seasonal forecasts or end-of-season estimations, which are helpful in crop management and monitoring. Estimating the future crop suitability helps to anticipate the consequences of climate change on the agricultural system and to define adaptation or mitigation strategies. Methodologies used in this thesis can be easily generalized to other cultures and regions worldwide

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Truong, Chi Quang. "Integrating cognitive models of human decision-making in agent-based models : an application to land use planning under climate change in the Mekong river delta." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066580.

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Abstract:

L'objectif initial de cette thèse est d'apporter une solution à ce problème en proposant, premièrement, une approche cognitive basée sur le paradigme appelé Belief-Desire-Intention (BDI) pour représenter les processus de prise de décision des acteurs humains, et deuxièmement, une validation de cette approche dans le contexte d'un modèle complet de changement d'usage des sols dans lequel la plupart des facteurs cités ci-dessus sont également simulés. Le résultat de ce travail est une approche générique qui a été validée sur un modèle intégrant le changement d'usage des sols d'une région située dans le Delta du Mékong au Vietnam. Nos contributions principales sont les suivantes : Intégration d’une architecture BDI au sein d'une plateforme de modélisation à base d'agents (GAMA) ;Conception d’un cadre générique baptisé « Multi-Agent Based Land-Use Change » (MAB-LUC) permettant de modéliser et de simuler les changements d’usage des sols en prenant en compte les décisions des agriculteurs ;Proposition d’une solution permettant d’intégrer et d’évaluer les facteurs socio-économiques et environnementaux dans le cadre de la planification agraire et d’intégrer MAB-LUC dans le processus existant proposé par la FAO.Ce travail, au-delà du cas d’étude concernant le Delta du Mékong, a enfin été conçu de façon générique afin que la méthodologie utilisée puisse être généralisée à la modélisation de systèmes socio-écologiques où les facteurs humains doivent être représentés avec précision The initial goal of this thesis has been then to address this problem by proposing, on one hand, a cognitive approach based on the Belief-Desire-Intention (BDI) paradigm to represent the decision-making processes of human actors in agent-based models and, on the second hand, a validation of this approach in a complete land-use change model in which most of the factors cited above have also been simulated.The outcome of this work is a generic approach, which has been validated in a complex integrated land-use change model of a small region of the Vietnamese Mekong Delta. Our main contributions have been:The integration of the BDI architecture within an agent-based modeling platform (GAMA); The design of the Multi-Agent Based Land-Use Change (MAB-LUC) framework that can take into account the farmers’ decision-making in the land-use change processes;The proposal of a solution to assess the socio-economic and environmental factors in land-use planning and to integrate the MAB-LUC framework into the land-use planning process of. I conclude by showing that this work, designed in a generic fashion, can be reused and generalized for the modeling of complex socio-ecological systems where individual human factors need to be represented accurately

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Malet-Damour, Bruno. "Contribution à l'étude des dispositifs de guides lumineux tubulaires (D.G.L.T.) appliqués au bâtiment : expérimentation, modélisation et validation." Thesis, La Réunion, 2015. http://www.theses.fr/2015LARE0026/document.

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Abstract:

Concevoir un bâtiment avec des préoccupations de confort et de maitrise de l'énergie est un enjeu primordial. Dans le contexte mondial alarmant, tant sur le plan énergétique que climatique, le secteur du bâtiment est pointé du doigt. En France, l'éclairage fait partie des mauvais élèves comparés aux autres pays européens. Le pays accuse un certain retard dans la qualité de l'éclairage tertiaire ou résidentiel en termes de performance énergétique, confort visuel ou santé au travail. L'organisation de « 2015, Année de la Lumière en France » par l'ONU, l'UNESCO et le CNOP montre qu'un changement tend à s'opérer dans les consciences. L'île de La Réunion, compte tenu de son fort gisement solaire, est une terre de choix pour expérimenter des dispositifs novateurs dans l'apport de lumière naturelle au sein des bâtiments. Pour cela, l'approche physique du phénomène offre des perspectives de prédiction où l'étude théorique d'aujourd’hui fera le bâtiment de demain. En débutant par une approche généraliste, ce manuscrit de thèse se veut être le plus exhaustif possible dans l'étude bibliographique, expérimentale et modélisation du comportement des DGLT-R (Dispositifs de Guides Lumineux Tubulaires Réfléchissants) appliqués au bâtiment. Notre prospection bibliographique nous a révélé que ce procédé est couramment commercialisé et installé à l'échelle internationale sur les bâtiments soucieux de leur impact environnemental ou du bien-être de leurs occupants. Cependant, la littérature montre également qu'ils sont peu étudiés et que les approches ne peuvent être appliquées à tous types de climats. Dans ce cadre, une étude expérimentale à échelle réelle, comprenant de nombreux scénarios, a été menée en vue de créer une base de données de mesures expérimentales unique et comprendre les phénomènes mis en jeu. La modélisation semi-empirique possède à la fois des atouts et des inconvénients. Forte de simplicité, elle reste toutefois limitée à une configuration ou un climat particulier. À cette problématique, ces travaux de recherche offrent une solution : un outil numérique de modélisation dédié, assurant la génération des modèles au départ de mesures à effectuer, nommé HEMERA. Il utilise la puissance des algorithmes génétiques pour offrir une solution efficace à un problème local. Le code de calcul CODYRUN est le support de validation du modèle généré pour le climat de La Réunion. Ce code de calcul bénéficie d'une expérience et d'un développement de plus de 20 ans au sein du laboratoire PIMENT Designing a building with comfort and energy conservation concerns is a key issue. In the alarming global context, both on energy-climate that the building sector is singled out. In France, the lighting is among the poor performers compared to other European countries. The country lags behind in quality tertiary or residential lighting in terms of energy performance, visual comfort or health. The organization of "2015, Année de la Lumière en France" by the ONU, UNESCO and the CNOP shows a change which tends to take place in the popular consciousness. Reunion Island, considering its strong solar radiation, is a land of choice to experiment with innovative devices in the contribution of daylight in buildings. For this purpose, the physical approach of the phenomenon provides prediction prospects, where the theoretical study of today will be tomorrow's building. Starting with a generalist approach, this PhD thesis aims to be as comprehensive as possible in the literature review, experimental and modelling study of the TDGS (Tubular Daylight Guide Systems) applied to the building. Our bibliographic survey has revealed that, this process is commonly marketed and installed internationally on the buildings concerned about their environmental impact or well-being of their occupants. However, the literature also shows they are poorly studied, and the approaches cannot be applied to all types of climates. In this context, a full-scale experimental study, including many scenarios was conducted to understand the phenomena involved.The semi-empirical modelling has both strengths and weaknesses. With simplicity, it remains limited to a configuration or a particular climate. In this issue, this research offers a solution: a numeric tool of dedicated modelling environment, ensuring the generation of the models according to need, called HEMERA. It uses the power of genetic algorithms to provide an effective solution to a local problem. The computer code CODYRUN is the support of the validation of the model developed as part of this work, and adjusted specifically for the climate of Reunion Island. This software profits an experience and a development of over 20 years in the PIMENT laboratory

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Gential, Luc. "Modélisation du bilan de masse en surface de la calotte glaciaire antarctique." Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10092.

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Abstract:

Le bilan de masse en surface (noté BMS ; l'accumulation de neige diminuée de l'ablation) de la calotte glaciaire antarctique est sensible aux paramètres climatiques et contribue directement aux variations du niveau moyen des mers. Il est donc important, dans le cadre de la prévision du changement climatique, de développer des outils capables de simuler les processus physiques régissant le bilan de masse en surface antarctique. L'approche développée dans cette thèse consiste à utiliser une cascade de modèles atmosphériques allant de la grande échelle vers l'échelle locale. Ainsi, un modèle climatique régional (Modèle atmosphérique régional, MAR), forcé par des réanalyses du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT), fournit à un modèle diagnostique de désagrégation physique des précipitations les champs météorologiques nécessaires calculés à l'échelle régionale (typiquement, de résolution 40 km). Dans un premier temps, il est montré que le bilan de masse en surface généré par le MAR est conforme aux observations dans la plupart des régions. Toutefois, le ruissellement est surestimé ; ce problème disparaît en introduisant une dépendance de l'albédo avec la distance zénithale de l'astre solaire. Dans un second temps, il est montré que malgré la relative simplicité des paramétrisations physiques du désagrégateur, la connaissance du relief de fine échelle (de résolution 5 km) permet d'améliorer la variabilité spatiale de la précipitation, et, par conséquent, du BMS, sur les régions côtières de l'Antarctique. La validation est menée à l'aide, notamment, de mesures de hauteurs de neige délivrées par des stations météorologiques automatiques. Sur le site côtier de Law Dome, le gradient d'accumulation nette est davantage dû au forage orographique subi par la précipitation qu'au processus de chasse-neige. Le modèle de désagrégation sous-estime fortement la précipitation sur le plateau Antarctique, où les nuages stratosphériques polaires associés au refroidissement radiatif pourraient jouer un rôle dans la génération de la précipitation pendant la nuit polaire The Antarctic ice sheet surface mass balance (SMB, snow accumulation minus ablation) is sensitive to climate parameters and directly contributes to global mean sea level variations. Therefore, in the perspective of climate change, it is useful to develop tools that can simulate the physical processes involved in the Antarctic surface mass balance. The approach developed in this thesis consists in using a cascade of atmospheric models from large scale to local scale. Thus, a regional climate model (Modèle atmosphérique régional, hereinafter referred to as MAR), forced by European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis, provides a diagnostic physical-based rain- and snowfall disaggregation model with meteorological fields at the regional scale (typically 40-km resolution). In a first part, it is shown that the SMB calculated by MAR is in good agreement with observations in most regions. Nonetheless, runoff appears to be overestimated; the problem vanishes when introducing a dependency of albedo with solar zenithal distance. In a second part, it is shown that although the parameterizations invoked in the disaggregation model are fairly simple, the knowledge of small-scale topography (5-km resolution) is efficiently used to improve the spatial variability of precipitation - and therefore SMB - over coastal regions of Antarctica. Model validation is carried out with the help of snow height measurements provided by automatic weather stations. Over the coastal place of Law Dome, the net accumulation gradient is mostly due to orographic forcing of precipitation (rather than blowing snow). The disaggregation model dramatically underestimates precipitation over the Antarctic Plateau, where polar stratospheric clouds associated with radiative cooling could play a role in the formation of precipitation during the polar night

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El, Haddad Imad. "Fraction primaire et secondaire de l'aérosol organique : méthodologies et application à un environnement urbain méditerranéen, Marseille." Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10029.

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Abstract:

La mise en place de politiques efficaces visant à la réduction des niveaux de concentrations en PM exige la connaissance préalable des sources primaires et secondaires de l’aérosol organique, une fraction majoritaire des PM demeurant encore mal appréhendée. Les travaux réalisés au cours de cette thèse s’inscrivent dans le cadre du projet FORMES qui avait pour principal objectif d’évaluer et de contraindre les principales méthodes de quantification de l’influence des différentes sources de la fraction organique de l’aérosol en milieu récepteur et d’en optimiser les procédures. La caractérisation physico-chimique de l’aérosol s’est articulée autour de deux campagnes de mesures intensives de 15 jours chacune dans deux environnements urbains très contrastés : Marseille en été, et Grenoble en hiver. Ce travail de thèse s’est concentré sur le cas de Marseille, un environnement très complexe, combinant une activité photo oxydante très intense à un ensemble d’émissions primaires qui incluent les sources industrielles et les émissions par les bateaux.L’analyse CMB appliquée sur le cas de Marseille a montré que les sources primaires sont dominées par les émissions véhiculaires contribuant à 17 % du carbone organique (OC). Bien que les sources industrielles contribuent faiblement à la masse de l’aérosol (2.5 % de l’OC), ces émissions contrôlent les concentrations des HAP et de certains métaux lourds. Ces sources contribuent également, en moyenne sur la période, à environ 30% du nombre des particules ultrafines (Dp<50 nm), ce qui augmente probablement leurs effets sanitaires. Contrairement à Grenoble, où la combustion de bois est une source prépondérante (environ 70 % de l’OC), à Marseille ces émissions ne constituent qu’une source minoritaire, contribuant à 0.8 % de l’OC. Toutefois, la principale information révélée par la déconvolution de sources par CMB est que les sources primaires considérées ne permettent d’expliquer, que 22 % de l’OC mesuré ; 78 % du carbone restant non expliqué. Cette fraction est associée majoritairement à l’aérosol organique secondaire (SOA). En combinant les résultats CMB aux mesures 14C, il a été montré que plus que 70% de cet aérosol est très vraisemblablement d’origine biogénique. En conséquence, les contributions du SOA formé à partir de l’isoprène, l’α-pinène et le β-caryophyllène ont été examinées moyennant une approche basée sur les marqueurs de cet aérosol. Le SOA issu de ces précurseurs a été estimé comme contribuant uniquement à 4.3 % de l’OC, laissant une grande fraction de ce carbone non-attribuée. Cette sous-estimation est la conséquence de trois causes : (i) les incertitudes associées à l’approche utilisée, (ii) des précurseurs biogéniques non-considérés et (iii) le vieillissement de l’aérosol secondaire au cours de son transport dans l’atmosphère, comme suggéré par les mesures d’organosulfates et de la fraction polycarboxylique de type HULIS. Cette dernière fraction peut contribuer à près de 40% de l’OC non-attribué Tougher particulate matter regulations around the world and especially in Europe point out the need of source apportionment studies in order to better understand the different primary and secondary sources of organic aerosol, a major fraction of particulate matter that remains not well constrained. The work carried out in this thesis takes part of the FORMES project whose main objective is the source apportionment of the organic aerosol using different approaches, including mainly CMB modelling, AMS/PMF and radiocarbon (14C) measurements. The aerosol characterisation was performed within two intensive field campaigns conducted in two contrasted urban environments: Grenoble during winter and Marseille during summer. The present work focuses on the Marseille case study that presents a particularly complex environment, combining an intense photochemistry to a mixture of primary emissions including shipping and industrial emissions. Primary organic carbon (POC) apportioned using CMB modelling contributed on average for only 22% and was dominated by vehicular emissions accounting on average for 17% of OC. Even though, industrial emissions contribute for only 2.3% of the total OC, they are associated with ultrafine particles and high concentrations of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and heavy metals such as Pb, Ni and V, which most likely relate them with acute health outcomes. Whereas in Grenoble the organic aerosol was dominated by wood burning smoke (70% of OC), this source was negligible in Marseille contributing for less than 1% of OC. The main result from this source apportionment exercise is that 78% of OC mass cannot be attributed to the major primary sources and remains un-apportioned; this fraction is mostly associated with secondary organic aerosol. Radiocarbon measurements suggest that more than 70% of this fraction is of modern origins, assigned predominantly to biogenic secondary organic carbon (BSOC). Therefore, contributions from three traditional BSOC precursors, isoprene, α-pinene and β-caryophellene, were considered using a marker based approach. The aggregate contribution from BSOC derived from these precursors was estimated at only 4.2% of total OC. As a result, these estimates underpredict the high loading of OC. This underestimation can be associated with (i) uncertainties underlying the marker-based approach, (ii) presence of other SOC precursors and (iii) further processing of fresh SOC, as indicated by organosulfates (RSO4) and HUmic LIke Substances (HULIS) measurements. This HULIS can contribute up to 40% of the unattributed OC

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Dissertations / Theses on the topic 'Changements climatiques – Simulation, Méthodes de'

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